JPH026986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁振動式圧縮機を用いる冷凍装置の
改良に関する。

一般に電磁振動式圧縮機はピストン等の振動重
量と共振バネ及び冷凍装置の運転される外気温度
の負荷条件すなわち吐出、吸込ガス圧力の負荷状
態で決まる機械的な共振系を電源周波数に近い条
件で設定することで共振状態を作りピストンを往
復振動させるものである。しかしながら外気温度
により吐出、吸込ガス圧の負荷状態がかわるため
に機械的な共振系は、これにつれて変化し電源周
波数との間にズレが生じ、すべての外気温度に対
して常に良好な共振状態を維持出来ない。

例えば冷凍装置の機能を夏季に合わして高外気
温度の機械的な共振系を電源周波数にほぼ一致さ
せて共振設計した場合、冬季における低外気温時
に共振状態は悪く、ピストンストロークの減少に
より能力が減少し、効率も悪くなる。

構成及び作用の明確化を図るため従来例を始め
に説明する。従来の一般的な冷凍装置は第８図に
示す如く、圧縮機Ａ、コンデンサＢ、減圧器Ｃ、
エバポレータＤを順次連結して周知の冷凍サイク
ルを構成しており、圧縮機Ａの機械的共振系はピ
ストンの振動重量と共振バネ及び圧縮機Ａに負荷
される圧力、すなわちコンデンサＢの圧力とエバ
ポレータＤの圧力で決定される。

第９図はコンデンサＢの圧力の変化による圧縮
機Ａの共振周波数の変化を示し、又、第１０図は
外気温度の変化による圧縮機Ａの共振周波数の変
化を示している。即ち第９図より、コンデンサＢ
の圧力の増加につれて共振周波数が増加すること
が分かる。これは冷凍装置、たとえば冷蔵庫に用
いた場合に起動後定常状態に到達するまでに共振
周波数が大巾に変化することを意味している。ま
た、外気温度によつてコンデンサＢの圧力が変化
し、低外気温程、コンデンサＢの圧力が低くなる
ので、第１０図に示すように低外気温時程、共振
周波数が小さくなる。さらに外気温度により共振
周波数が変化することにより、圧縮機Ａのストロ
ーク及び冷凍能力は第１１図に示す如く外気温度
が低くなると小さくなる傾向を示す。尚、高外気
温時に過大ストロークとならないようにたとえば
一般的な使用外気温の上限値40℃に圧縮機Ａの共
振周波数がほぼ電源周波数（60Hz）になる様に設
定するとストローク（第１１図）及び冷凍能力
（第１２図）と同様に効率も第１３図に示す如く、
圧縮機Ａの共振周波数と電源周波数（60Hz）との
ズレが生じ低外気温度になるほど悪くなる傾向と
なる。よつて、圧縮機Ａを備えた従来の冷蔵庫で
は、起動から定常状態となるまで、さらに定常状
態においても低外気温時には共振状態からズレて
いるため冷凍能力も小さく効率も悪いものであつ
た。

本発明は以上の欠点に鑑みて低外気温での圧縮
機の機械的共振系の共振周波数が電源周波数から
ズレるのを防止して、十分な冷却性能を得、かつ
効果の良い運転が出来る電磁振動式圧縮機を備え
た冷凍装置を提供することを目的とするものであ
る。

本発明の一実施例を第１図〜第７図を用いて詳
細に説明する。

１は電磁振動式圧縮機で、２は吐出圧力調整装
置（以下単に弁２という）、３はコンデンサ、４
は毛細管等の減圧装置、５は蒸発器であり、これ
らを順次環状に接続して冷凍サイクルを構成して
いる。

弁２はほぼカツプ状の２個のケース６ａ，６ｂ
より外殻６を構成し、外殻６内はダイヤフラム７
により上方室８と下方室９に気密に分割してい
る。１０は下方室９内に圧縮機１の吐出ガスを導
入する入口パイプ、１１は出口パイプである。１
２はダイヤフラム７の略中略下面に固定したボー
ル弁１２ａと、出口パイプ１１に連なる弁座１２
ｂよりなる弁体である。一方上方室８にはダイヤ
フラム７上に設けたホルダー１３を介してコイル
バネ１４を配置している。コイルバネ１４の上端
はネジ部１５ａを備えた調整キヤツプ１５がケー
ス６ａにねじ込まれており、またその中央には上
方室８と外気と連通する連通孔１５ｂを設けてあ
る。従つて、ダイヤフラム７の上方室８側には大
気圧力とコイルバネ１４の付勢力の双方が負荷さ
れている。

尚、振動式圧縮機自体の構造は本発明の要旨で
はないが、典型的な圧縮機１の構成を簡単に説明
する。１ａはシリンダ１ｂ内で摺動するピストン
であり、このピストン１ａ内には図示しないが吸
入路と吸入弁を備えてある。１ｃは巻線を有する
固定鉄心、１ｄはピストン１ａに固着した可動鉄
心、１ｅは共振バネ、１ｆはバルブプレート、１
ｇはシリンダ１ｂ内の圧力が所定値以上となると
開路する吐出弁、１ｈはシリンダヘツド、１ｉは
吐出管、１ｊは吸入管である。そしてこの圧縮機
１は周知のように磁気可変抵抗原理により固定鉄
心の巻線に通電されることで可動鉄心を引きつ
け、次に共振バネ１ｅに蓄わえられたエネルギー
により反発し、以下この繰返しにより振動するも
のである。

次に上記構成における作用を説明する。

圧縮機１から吐出されたガスは入口パイプ１０
より弁２のダイアフラム７により上下に分割され
た下方室９に流入する。このとき弁体１２は閉鎖
している。従つて下方室９を昇圧する。下方室９
はコンデンサ３に比して非常に小さいので瞬時に
昇圧される。この結果、下方室９の圧力すなわち
入口パイプ１０の圧力はダイアフラム７を押し上
げる力として作用し、ダイアフラム７を押し下げ
ているコイルバネ１４の力と調整キヤツプ１５の
連通孔１５ｂを通じてダイアフラム７の上部にか
かつている大気圧の和の力より大きくなつた時例
えば入口パイプ１０圧力が９Kg／cm²Ｇの圧力に達
したときダイアフラム７が持ち上げられてボール
弁１２ａを弁座１２ｂより離し、即ち弁１２を開
路してコンデンサ３にガスが流れ、減圧器４、エ
バポレータ５と冷媒を循環して冷凍サイクルを構
成するものである。

第２図は定常安定状態でのコンデンサ３の圧力
と入口パイプ１０の圧力の関係を示すもので、コ
ンデンサ３圧力が弁２の作動圧力９Kg／cm²Ｇより
も低いときは、弁２は半開きの状態でその絞り作
用により、入口パイプ８の圧力はほぼ弁２の作動
圧力の９Kg／cm²Ｇであり、９Kg／cm²Ｇ以上では弁
体１２は完全に開路しコンデンサ３の圧力と入口
パイプ１０の圧力は略等しくなる。

第３図はコンデンサ３の圧力と圧縮機１の共振
系の共振周波数の関係を示し、コンデンサ圧力が
弁２の作動圧力９Kg／cm²Ｇ以下のときはコンデン
サ３の圧力にかかわらずほぼ一定の共振周波数で
あり、コンデンサ３の圧力が作動圧力以上の場合
は、共振周波数が上昇する。

また、第４図は外気温度の変化による圧縮機１
の共振周波数の変化を示している。一般にコンデ
ンサ３の圧力と外気温度は相関する即ち外気温度
の上昇によりコンデンサ３の圧力も上昇する。従
つて外気温度30℃というのは弁の作動圧力９Kg／
cm²Ｇ即ちコンデンサ３の圧力９Kg／cm²Ｇに相当し
（冷媒Ｒ−12を使用）、外気温度30℃以下では弁２
は絞り作用により共振周波数はほぼ一定となり、
それ以上では上昇する。

以上の作用を実際の冷蔵庫（冷凍装置）の運転
という点から説明すると以下のようになる。

低外気温（例えば外気温度15℃）のときにおい
て、圧縮機１の運転が開始されると、その初期は
弁２が閉じており、入口パイプ１０内の圧力は瞬
時に９Kg／cm²Ｇに達し、弁２が開路するが弁２の
絞り作用が働き、入口パイプ１０内の圧力は９
Kg／cm²Ｇに維持され、コンデンサ３の圧力は外気
温度15℃に対応する冷媒の凝縮圧力約５〜６Kg／
cm²Ｇに保持され、冷凍サイクルを構成する。この
とき圧縮機１は、入口パイプ１０内の圧力が９
Kg／cm²Ｇに保持されているので、凝縮圧力（コン
デンサ圧力）の９Kg／cm²Ｇに相当する外気温度30
℃のときと同じ条件下で運転されることとなり低
外気温度時のピストンストロークを弁２の存在に
より向上でき（第５図）、冷凍能力、効率の向上
を計れる（第６図、第７図）。

また高外気温時（例えば35℃）のときは、弁２
は完全に開路し、冷媒の凝縮圧力11〜12Kg／cm²Ｇ
と入口パイプ１０内圧力は等しく、弁２の存在し
ない従来例と同様の作用をなすものである。

本発明は上記したように、電磁振動式圧縮機、
コンデンサ、減圧器、エバポレータ、並びに前記
コンデンサの上流側に配設され、かつ電磁振動式
圧縮機の吐出ガス圧力が所定値以上で開路する吐
出圧力調整装置とを有するもので、吐出圧力調整
装置は所定値以上で開弁し、弁の上流側をコンデ
ンサ圧力（冷媒凝縮圧力）が所定値以下のときで
もこれに係りなく一定値（所定値）に維持するの
で、外気温度により相関する凝縮圧力の所定値よ
りも低いとき、即ち低外気温度時においても、圧
縮機としては高外気温度時の状態を支えることと
なり、圧縮機共振系の共振周波数は設計周波数
（例えば電源周波数）に近似さすことができる。
従つて、低外気温時においても、ピストンストロ
ークの向上が計れ、冷凍能力、効率の改善を得ら
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す振動式圧縮機
を備えた冷凍装置の部分拡大断面図を含む冷凍シ
ステム図、第２図は本発明と従来例におけるコン
デンサ圧力と入口パイプ圧力の関係を示す図、第
３図は同様にコンデンサ圧力と共振周波数の関係
を示す図、第４図は同様に外気温度と共振周波数
の関係を示す図、第５図、第６図、第７図は各々
外気温度とピストンストローク、冷凍能力、効率
の関係を示す図、第８図は従来の冷凍システム
図、第９図は従来例におけるコンデンサ圧力と共
振周波数の関係を示す図、第１０図は従来例にお
ける外気温度と共振周波数の関係を示す図、第１
１図、第１２図、第１３図は第５図、第６図、第
７図に相当する従来例を示す図である。 １……電磁振動式圧縮機、３……コンデンサ、
４……減圧器、５……エバポレータ、２……吐出
圧力調整装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電磁振動式圧縮機、コンデンサ、減圧器、エ
   バポレータ、並びに前記コンデンサの上流側に配
   設され、かつ前記電磁振動式圧縮機の吐出ガス圧
   力が所定値以上で開路する吐出圧力調整装置とを
   有する電磁振動式圧縮機を備えた冷凍装置。 ２ 前記吐出圧力調整装置は、大気圧との差圧で
   動作する大気差圧型のものである前記特許請求の
   範囲第１項記載の電磁振動式圧縮機を備えた冷凍
   装置。