JPH06323254A - 圧縮熱を抑制できる冷凍機用真空兼圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目 的】圧縮熱の発生しないと云う条件の元で強力
な圧縮圧及び強力な真空作用が発揮できる真空兼圧縮機
を得る。 【構 成】圧縮熱を抑制するための手段としてピスト
ン機械の構成をピストン７の行きは低速、帰りは高速と
し、同じく圧縮熱を抑制する手段としてピストン機械の
圧縮行程に於てピストン運動の下死点での初速は早く、
上死点に至るほど遅くなり、吸入行程は上死点では遅く
下死点に至る程早くできるピストン機械とし、これ等の
圧縮熱を抑制する機械の構成上欠くことのできない弁装
置としてピストン往復運動を利用した無シール式強制弁
装置を圧縮側に設け、吸入側には従来通りの自動弁１２
を設けた冷凍機用真空兼圧縮機の構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置の圧縮機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず従来の圧縮熱が発生している冷凍装
置の実能について述べてみる。例えば自動車用クーラー
のピストン式真空兼圧縮機の吸入弁側の入口を閉止して
得られる真空圧は−７００ｍｍＨｇであるのに対し、吸
入弁を開放して吐出弁側の出口を閉止して得られる圧縮
圧は短時間で１８，５気圧と真空圧の２０倍に達する圧
縮熱をともなった高圧が発生するのである。この条件の
元で使用される例えば冷媒Ｒ−１２の場合には圧縮して
いなくても５５℃で１３気圧以上にも及ぶ高圧になり、
更に圧縮熱が加わりこの状態で冷凍機の可動を中断する
と圧縮熱で加熱された圧縮機の熱が集中して冷媒Ｒ−１
２を加熱し、高馬力の原動機を急速始動できない程の負
荷が発生する。一方圧縮機は蒸発器で−１５℃にもなっ
ている冷媒を一気に吸い込んでは５５℃に加熱している
のであるから大変な作業をして極めて僅かな冷気を得て
いるのである。次に冷凍機に使用する冷媒は既に高圧、
液化されているから冷凍機内で一旦ガス化されても自然
液化される状態にある。この条件を持つ高圧冷媒を使用
する圧縮機は圧縮機自体が気体を圧縮液化する装置であ
る。この液化装置に更に凝縮器と称している液化装置が
必要になっている理由は例えばピストン式圧縮圧のピス
トンの往復速度が圧縮熱を発生しないような低速運動に
すれば冷凍現象が充分発生するような真空度が得られ
ず、高い真空度が得られるような高速運転にすれば圧縮
熱が発生して圧縮機に大きな負荷を与えると共に液化機
能まで失わせているのである。このような問題を作って
いる原因は従来の圧縮機が同気筒に於て行きと帰りのピ
ストン速度が同速度で構成されている真空兼圧縮機であ
って、真空作用及び圧縮作用を得る機能が両立しない構
造になっているので熱発生の問題が生じているのであ
る。従って真空作用及び圧縮作用が両立するための装置
として行きと帰りの速度が異なるピストン運動で構成さ
れる真空兼圧縮機を作り、この行きと帰りの異なるピス
トン運動で半液化状態になる直前の冷媒に合った弁装置
を設けなくてはならない。従来の自動弁装置では流速の
遅い且つ高圧で液体に近い流体を制御することは困難で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って真空作用、圧縮
作用と二種類の作用を圧縮熱が発生しないと云う条件の
元で両立させる圧縮機を開発すると共にこれらの条件を
両立するに必要な弁装置の開発が課題である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】真空作用、圧縮作用と二
つの異なる作用を発生させる機械としては従来の行きと
帰りのピストン速度が同速度のクランク式ピストン機械
では両立しないことは明かである。従って行きと帰りが
異なる往復速度を持つ圧縮機が必要である。又異なる作
用効果を得るには異なる往復速度に応答できる二種類の
弁装置が必要になってくる。先ずピストン速度を検討し
てみると真空作用を得る手段として真空作用は物質を失
わせる作業をするのであるから高速にしても熱が発生す
ることはないので真空効果の向上策として高速にした方
が効率よく弁装置も従来通りの自動弁の方が抵抗も少な
く効率もよい。一方圧縮作用は物質を増大させるつまり
増熱であるから発熱をおさえて高圧を得る手段として長
ストローク、低速圧縮が必要である。このような手段を
取るのは、圧縮熱の発生の原理は速度のエネルギーが制
動濃縮され熱エネルギー即ち圧縮熱になっているからで
ある。又圧縮時間が長いと時間差分が熱消耗、熱発散に
なるからである。このような条件の元で圧縮熱が少なく
低速に流れる高圧の冷媒を確実に抑止制御すれば半液化
状態の冷媒が得られるはずである。しかし従来の自動弁
はガス圧で漏れる特性を利用した弁であるから抑止中に
もガス漏れ状態は避けられず高圧の維持は困難であるの
で液化状態を得る弁装置として適当であるとは言い難
い。従って圧縮機内に於て液化状態の冷媒を作れる弁装
置は高圧が確実に維持できる又維持時間の長い強制式弁
装置が必要である。この弁装置は内燃機関に使用される
茸形弁がよいのであるがシールを必要とする部分が多い
ので無シール式強制弁装置が必要となるのである。

【０００５】

【作 用】本発明の圧縮熱の発生を抑制する手段とし
てピストン運動が行きは遅く帰りは早い構造の作用と、
この構造に応答できる無シール式強制弁装置の作用を説
明する。図１、図２、図３は本発明の圧縮機の例でこの
特殊な圧縮機の構造上必要欠くことのできない弁装置を
装備した冷凍機用真空兼圧縮機を示す。 （例一） 歯車式圧縮機 図１に示すように動力歯車１で回転する大間欠歯車２
と、動力歯車１及び中間歯車３を介して回転する小間欠
歯車４からなる歯車装置で駆動するクランク５はロッド
６を介してピストン７に行きは遅く、帰りは早い往復運
動を与える組合せ構成でなる。一方強制便装置はピスト
ン７が上死点に至る直前から上死点に至る行程により９
のロッカアームを押し上げると共にロッカアーム９と連
結させた茸形弁１０をピストンヘッド１１により強制作
動する無シール式強制弁装置である。８は大小間欠歯車
の噛合終始の円滑化を計るための長穴、ピン及び二個の
ばねからなる遊動部である。１２は自動弁である。 （例二）油圧式圧縮機 図２に示すようにピストン運動を油圧シリンダー１３と
関連させ油圧ピストン１４の行きは遅く帰りは早くなる
駆動を油圧駆動装置でなされる。油圧駆動にするとピス
トン１５の基本的作動は等速運動になるが上死点に於て
停止冷却時間を与えることが可能であるので冷凍現象を
得るためのピストン機械としては特に有利な条件を持っ
ている。強制弁装置の構成は例１と同様である。 （例三）カム式圧縮機 図３に示すように２４のカム板と２５の特長ピストンと
２６のコロ部で構成されコロ部は二枚の対向するカム板
に挟まれて作動する多気筒タイプのピストン機械であ
る。強制弁装置の構成は例１と同様であるその他ピスト
ン運動の変速機構としてサーボモーターによる方法があ
る。

【０００６】

【発明の効果】本発明の圧縮機を使用すると圧縮熱が発
生しない条件の元で高圧及び高真空度が得られるので極
めて電力使用量の少ない冷凍機になる。更に高効率であ
るから気化率の劣るブタンの使用が可能となる。自動車
用ブタンの燃料タンクは後部トランクに設けられ発火の
危険性はエンジンの気化器であるが火災の問題は余り聞
き及んでいない。自動車用クーラーに使用される冷媒は
１００ＣＣ前後であって使用量はきわめて少なくブタン
冷媒使用のクーラーをエンジンの周辺に設けたとしても
気化器同様問題は少ない。圧縮機を油圧駆動にすれば更
に安全であって本発明圧縮機によって自動車用フロンに
よるオゾン問題は一挙に解決されることになるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図 １】図１は本発明の行きは遅く帰りは早くなるよ
うな歯車装置を持つピストン機械の説明図である。

【図 ２】図２は本発明の行きは遅く帰りは早くなるよ
うな油圧駆動装置を持つピストン機械の説明図である。

【図 ３】図３は本発明のカム式ピストン機械の説明図
である。

【符号の説明】

図１に於て １．動力歯車 ７．ピストン ２．大間欠歯車（１部省略） ８．遊動部 ３．中間歯車 ９．ロッカアーム ４．小間欠歯車（１部省略） １０．茸形弁 ５．フランク １１．ピストンヘッド ６．ロッド １２．自動弁 図２に於て １３．油圧シリンダー １８．茸形弁 １４．油圧ピストン １９．自動弁 １５．ピストン ２０．油圧回路 １６．ピストンヘッド ２１．電磁弁 １７．ロッカアーム ２２，２３．流量調制
弁 図３に於て ２４．カム板 ２５．ピストン ２６．コロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項 １】真空兼圧縮機の圧縮熱の抑制を計るため
   の方法装置として、ピストンの圧縮行程の圧縮速度は圧
   縮熱が発生しないような低速とし、吸入行程は真空作用
   が充分得られるような高速にすることができる往速度
   復速度の異なるピストン運動で構成されるピストン装置
   に、真空兼圧縮装置の圧縮機能及び吸入機能を得るため
   の構造上必要欠くことのできない弁装置として、圧縮行
   程の弁装置はピストンヘッド（１１） の上下運動によ
   って作動するロッカアーム（９）と関連した茸形弁（１
   ０）の開閉からなる無シール式強制弁を設け、吸入行程
   の弁装置は従来の自動弁（１２）を設けた冷凍機用真空
   兼圧縮機