JPH0217198Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内部に逆止弁を有しない高圧容器型の
密閉型圧縮機を用いた冷凍装置に関する。

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幅に増加する。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％以上の大幅な増加となる。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
によりロータリーコンプレツサの停止時にはスー
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。このエバポレータへの
流入路としては２つの流路があり、その第１流路
としてはロータリーコンプレツサの停止にともな
い冷媒の循環が停止することにより、キヤピラリ
チユーブが単なる均圧管として働き、高温のコン
デンサ側から低温のエバポレータ側へ温度差によ
り高温高圧のスーパーヒートガスが流入して、エ
バポレータを加熱することとなる。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。

本考案は、スーパーヒートガスのエバポレータ
内への流入防止を電力なしで、しかも確実に動作
させることにより省エネルギー型の冷凍装置を提
供することを目的としている。

この目的を達成するために本考案は、第１の弁
装置では低圧回路の圧力が低い時に開弁し、高い
ときには閉弁する様に、又、第２の弁装置は重力
を利用した逆止弁機能をもつており、この２つの
弁装置から成る流体弁を確実に機能させるため、
ロータリコンプレツサの吸込管に直かに配設して
いる。

この構成によつて、冷凍装置内の高圧と低圧を
有効に利用することにより、スーパーヒートガス
のエバポレータ内への流入を防止し、余計な熱負
荷の侵入を防止することにより、省エネルギーな
冷凍装置を提供するとともに、流体弁をロータリ
コンプレツサの吸込管に垂直に直か付けすること
により、逆止弁機能の働きをより確実なものにす
るものである。

以下に本考案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、冷凍装置用流体制御弁５（以下単に流体制御
弁という）の第１の弁装置５ａ、キヤピラリーチ
ユーブ６、エバポレータ７、前記流体制御弁５の
第２の弁装置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。
前記流体制御弁５は高圧回路Ａ側に介在される上
方に位置した第１の弁装置５ａと低圧回路Ｂ側に
介在される下方に位置した第２の弁装置５ｂとよ
り成る。また流体制御弁５は中空略円筒状の高圧
側ケーシング９と、中空略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
一体化し気密を保持している。１２は前記外殻１
１内において高圧回路側Ａと低圧回路側Ｂを上下
に仕切り、前記高、低回路Ａ，Ｂの圧力差に応動
して上下動するダイヤフラム（以下圧力応動素子
という）である。前記圧力応動素子１２の下面端
中央部には、圧力応動素子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の下端を保持するリテイナーであ
り、圧力応動素子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
冷媒流路を形成するための複数個の小孔１４ａ，
１４ａ，……が設けてある。またこのリテイナー
１４は後述の弁座体１０ｃに一体的に圧力固定さ
れている。

次に上記した第１の弁装置５ａと第２の弁装置
５ｂについて説明する。高圧ケーシング９は高圧
回路Ａの入口管９ａと出口管９ｂと弁座体９ｃを
有し、この弁座体９ｃと後述する高圧弁１６とで
高圧弁装置としての第１の弁装置５ａを形成する
ものである。すなわち、詳しくは、圧力応動素子
１２の略中央には貫通穴１２ａを設け、連結部材
１５（以下ホルダという）の突起１５ａを挿入し
圧着密封し、このホルダ１５の上端中央部に形成
した底部の平担な凹部１５ｂにボール弁より成る
高圧弁１６をホルダ１５とわずかの間隙１５ｃを
設けて、わずかに移動自在に、カシメにより固定
したものである。すなわち間隙１５ｃは弁座体９
ｃに対して高圧弁１６の調芯作用を成す。また低
圧側ケーシング１０にも入口管１０ａ，出口管１
０ｂ，弁座体１０ｃを有し、この弁座体１０ｃと
後述する低圧弁１８とで低圧側弁装置としての第
２の弁装置５ｂを形成するものである。すなわ
ち、詳しくは弁座体１０ｃの略中央には外縁部に
ガス通路を形成する切欠き１８ａを設けた重力方
向に移動するリーフ弁より成る低圧弁１８を移動
自在に収納したものである。

さらに前記低圧弁１８の上方には低圧弁１８の
過度の動きを規制し、前記コイルバネ１３を保持
するリテイナー１４を弁座体１０ｃに圧入固定し
ている。

また低圧側ケーシング１０に設けた低圧出口管
１０ｂは重力方向に移動する低圧弁１８と直交す
る方向に延出されコンプレツサの側面から水平方
向に延びた吸込管１０ｄに熔接により固定されて
おり、前記低圧出口管１０ｂとコンプレツサ吸込
管１０ｄの両者の長さを20〜30mm程度に短かくし
ている。

次に上記流体制御弁５を冷凍装置に組みこんだ
時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の圧力応動素子１２は高
圧回路Ａと低圧回路Ｂ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
変形している。従つて高圧弁１６は圧力応動素子
１２に一体的に取りつけられたホルダ１５によ
り、弁座体９ｃに高圧回路Ａとエバポレータ７に
連通する低圧回路Ｂとの圧力差による力がコイル
バネ１３の付勢力に打ち勝つため第１の弁装置５
ａは開路状態になつている。一方第２の弁装置５
ｂ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体１０ｃと離れ、
リテイナー１４に当接する。ガスは低圧弁１８の
外縁部の切り欠き１８ａとリテイナー１４の隙間
より図中矢印ａで示す如く支障なく流れ第２の弁
装置５ｂ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の第１の弁装置５
ａ，キヤピラリーチユーブ６、エバポレータ７、
流体制御弁５の第２の弁装置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の第２の弁装置５ｂの低圧
弁１８は自重で落下し弁座体１０ｃに当接して第
２の弁装置５ｂ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の低圧側ケーシング１０内に
流入する（図中矢印ｂで示す）ので該ケーシング
１０内の圧力は急激に上昇し、高圧側ケーシング
９内の圧力と近似となる。前記両ケーシング９，
１０内の圧力が近似になると圧力応動素子１２の
下方に設けたコイルバネ１３の付勢力が両ケーシ
ング９，１０内の圧力差により圧力応動素子１２
に発生する力に打ち勝つてホルダ１５が押し上げ
られ第１の弁装置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。

更に圧力応動素子１２を上方に付勢するコイル
バネ１３の作用について第５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第２の弁装
置５ｂ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Ｂの圧力は急激に上昇する。この時、第１の弁
装置５ａはまだ開路状態でありコンデンサ４と高
圧回路Ａ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が経過すると圧力応動素子１２
に作用する高圧側ケーシング９内と低圧側ケーシ
ング１０内との差圧ΔPと圧力応動素子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
りホルダ１５が押し上げられ第１の弁装置５ａは
閉路状態となる。この時点より高圧側ケーシング
９内に流入する冷媒が停止するので高圧回路Ａの
出口管９ａの圧力は急激に低下する。この圧力低
下により高圧弁１６は更に弁座体９ｃに吸着さ
れ、洩れは低減する。

冷凍装置の起動時には低圧回路Ｂの圧力は低圧
となり、圧力応動素子１２は下方に引き下げら
れ、ホルダ１５を介して圧力応動素子１２に一体
となつた高圧弁１６は下降し、第１の弁装置５ａ
が開弁し、正常な冷凍作用を行なう。

次に運転停止時の状態を説明する。前記低圧弁
１８は弁座体１０ｃ内面とわずかの隙間をもつ
て、可動自在に設けられているが、ロータリーコ
ンプレツサ１の潤滑油が低圧弁１８周辺に付着し
易く、運転中に開いた低圧弁１８が潤滑油の表面
張力によつて固定されてしまい停止時に閉じない
という誤動作することが予想される。しかしなが
ら、ロータリーコンプレツサ１は一般に運転状態
から、停止あるいは運転開始する際にはロータリ
ーコンプレツサ１の圧縮要素３によりロータリー
コンプレツサ１にわずかな横ぶれがおきる。

このときに発生した横ぶれは瞬時にコンプレツ
サ吸込管１０ｄから、低圧出口管１０ｂを経由し
て流体制御弁５本体へと振動エネルギが伝播して
いくため、流体制御弁５本体もほぼ同様の横ぶれ
が発生する。

この横ぶれの衝撃のために開いた低圧弁１８周
辺に付着した表面張力がやぶられるため、停止時
にスムーズに低圧弁が閉じる様になる。

また、低圧弁１８は重力を利用して閉状態にす
るため、できる限り垂直に設置する必要があるが
ロータリーコンプレツサ１の吸込管１０ｄを水平
にすることにより、吸込管１０ｄに直付けした流
体制御弁５は容易に垂直状態設置が可能となり、
なお一層誤動作を防止できる様になる。

また、ロータリーコンプレツサ１から低圧弁１
８までの距離を短かくすることによつて、管内容
積を少なくでき、運転→停止，停止→運転の圧力
の変化の検知が素速くなるため、弁の応答性が良
好となる。

以上の説明から明らかな様に、本考案の冷凍装
置は、第１の弁装置は低圧回路の圧力が低い時に
は開弁し、高い時には閉弁するように、圧力応動
素子の応動に連動する様にしているので、冷凍装
置が運転中は通常の冷媒循環を行ない、冷凍装置
が停止中には、逆止弁機能を有する第２の弁装置
が閉弁すると同時に低圧回路の圧力が上昇し、第
１の弁装置を閉弁するので、密閉容器内及びコン
デンサ内のスーパーヒートガスがサクシヨンライ
ン及びキヤピラリチユーブを介してエバポレータ
内に流入するのを防止することができる。また、
運転停止時において、ロータリーコンプレツサの
停止時振動により、第２の弁装置の閉動作の信頼
性を向上させるだけでなく、低圧ケーシングに設
けた出口管をロータリーコンプレツサの吸込管に
直付したものであるから、スーパーヒートガスの
存在するロータリーコンプレツサ部から低圧弁ま
での管内容積が少なくでき、運転→停止時の圧力
の変化検知に対して即応するため、低圧弁の応答
性が良好となる。また、低圧弁は重力を利用して
閉状態となるが、水平に取出されたロータリーコ
ンプレツサ吸込管に直付けされているため、低圧
弁を垂直に取付けることが容易である。

従つて、電磁弁で制御するものと比較し安価で
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
らかな動作を行なうため騒音が発生せず、また、
弁の開閉の信頼性、応答性も向上するなどの特徴
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の冷凍装置の冷凍サ
イクル図で、運転中の要部断面図、第２図は第１
図相当の停止中の要部断面図、第３図は第１図高
圧弁部の要部構成図、第４図は第１図バネ付勢力
調節装置の要部断面図、第５図は第１図の冷凍装
置の圧力変化図である。 Ａ……高圧回路、Ｂ……低圧回路、５……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、１５……ホルダ
ー（連結部材）、１５ｃ……間隙、１６……高圧
弁、１０ｂ……低圧出口管、１０ｄ……コンプレ
ツサ吸込管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ロータリーコンプレツサ、コンデンサ、流体制
   御弁の第１の弁装置、キヤピラリーチユーブ、エ
   バボレータ、流体制御弁の第２の弁装置、サクシ
   ヨンライン、前記ロータリーコンプレツサを順次
   環状に連結してなり、前記流体制御弁は前記第１
   の弁装置を内蔵する高圧側ケーシングと、前記第
   ２の弁装置が内蔵される低圧側ケーシングとで外
   殻を形成し、かつ両者を高圧回路と低圧回路の圧
   力差にて応動する圧力応動素子にて区画し、前記
   第１の弁装置は前記圧力応動素子の応動に連動し
   て移動する高圧弁を有し、この第１の弁装置は前
   記高圧ケーシング内の圧力が低圧ケーシング内の
   圧力に比べ所定値以上大きい時は開成し、所定値
   以下の時閉塞する様に構成し、一方、前記第２の
   弁装置は前記ロータリーコンプレツサの運転時に
   ガス流により弁座から離れ前記ロータリーコンプ
   レツサの停止時に重力により弁座と当接する垂直
   方向に移動するリーフ弁よりなる逆止弁動作を行
   なう低圧弁を有し、かつ前記低圧ケーシングに重
   力方向と直交する方向に延びた出口管をロータリ
   ーコンプレツサの吸込管に直付けした冷凍装置。