JPH0668422B2 - 冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、１台の圧縮機で２台の膨張機を運転する場合
に、１つの切換弁により切替制御しうる複動冷凍機に関
する。

従来の技術 従来、１台の圧縮機に２台の膨張機を並列に接続して運
転する場合の１例として第３図に示すものがある。図
中、１は圧縮機、２−１、２−２は２つのロータリ型切
替弁、３−１、３−２はギフォードマクマホン方式の２
台の膨張機、４−１、４−２は２台の熱交換器、５−
１、５−２は２台の蓄熱器、6a〜6dはこれらを接続する
配管である。切替弁２−１、２−２は夫々ロータリ型弁
体2aを有し、又各膨張機３−１、３−２は夫々シリンダ
７内にシールリング８を介してピストン９を有する。

ここで、２つの切替弁２−１、２−２の各弁体2aは夫々
モータ（図示せず）により独自に回転駆動されており、
互いの回転位相も独自であるが、例えば略同位相であっ
たとする。

まず各弁体2aが第３図中実線で示す角度位置に至ったと
する。すると、配管6b−１、6b−２は夫々切替弁２−
１、２−２を介して高圧配管6aと連通し、かつ低圧配管
6dとは遮断される。従って、圧縮機１からの高圧ガス
は、高圧配管6aを通って夫々切替弁２−１、２−２の左
上方室内に流入する。更に例えば切替弁２−１側で考え
ると、高圧ガスは配管6b−１を介して、一方は更に連通
管6c−１を介して第１の膨張機３−１の上室7aに流入
し、他方は更に蓄熱器５−１、熱交換器４−１を順次介
して第１の膨張機３−１の下室7bに流入する。従って、
上室及び下室7a,7bは互いに等圧となり、ピストン９に
対する移動力は発生しない。

しかるに、ここでピストン９を、そのロッド9aを介して
外部のクランク機構等（図示せず）により、上方への力
を与えると、ピストン９は容易に上方へ移動してシリン
ダ７の上端に至り、下室7bのみに高圧ガスが充填され
る。全く同様に第２の膨張機３−２においてもピストン
９が上動し、シリンダ７の下室7bに高圧ガスが充填され
る。尚この間、圧縮機１の低圧配管6dは夫々切替弁２−
1,2−２により膨張機３−1,3−２とは遮断されている。

次に、切替弁２−1,2−２の各形体2aが夫々90度回転し
て第３図中、一点鎖線で示す位置に至ったとする。これ
により配管6b−1,6b−２は夫々低圧配管6dと切替連通さ
れ、かつ高圧配管6aとは切替遮断される。

従って、例えば第１の膨張機３−１側で考えると、下室
7bの高圧ガスは、熱交換器４−１、蓄熱器５−１、配管
6b−１を順次介して切替弁２−１の左下方室に流入し、
更に、低圧配管6dを介して圧縮機１の低圧側に供給され
る。これにより、下室7b内で高圧ガスが膨張して低圧と
なりガス温度が急激に下降し、熱交換器４−１におい
て、周辺の被冷却体（図示せず）から熱を奪い冷却せし
める。下室7b内が低圧になるとピストン９は外部のクラ
ンク機構等（図示せず）により下動されてシリンダ７の
下端位置に戻る。全く同様にして、第２の膨張機３−２
においても、下室7bの高圧ガスが膨張して熱交換器４−
２で周辺を冷却すると共に、ガスは切替弁２−２を介し
て圧縮機１の低圧側に供給される。

次に、再び、切替弁２−1,2−２の各弁体2aが、第３図
中実線位置に至ると、上記動作が繰返される。

解決すべき問題点 しかるに、上記従来例によれば、例えば上記の如く、２
つの切替弁２−1,2−２が同位相で動作するとすれば、
各弁体2aの第３図中実線位置位相で高圧ガスにより２台
の膨張機３−1,3−２の各ピストン９を同時に上動さ
せ、かつ同図中一点鎖線位置で２台の膨張機３−1,3−
２を同時に膨張作動させるようにしているため、各膨張
機３−1,3−２での高圧ガス発生、ガス膨張の効率が一
台のみに対する場合に比して２分の１となり、冷却効率
が悪くなるという問題点があった。

又圧縮機１は高圧ガスを膨張機３−1,3−２へ供給して
いる間吸入側空間が閉ざされ、逆に吸入時には吐出側空
間が閉ざされるのでバッファ空間が無く圧縮機１に適度
の負荷変動を生じて故障を生じ易いと共に、何れの場合
も上記の如く一方の空間が閉ざされているので、該空間
から又は該空間へのガス補給がなく、一層高圧ガス発
生、膨張の効率が悪くなり冷却効率が低下するという問
題点があった。

更に、２台のモータにより２台の切替弁２−1,2−２の
各弁体2aを位相を正確に関連させて制御することは困難
であり位相がずれて装置の変動を生じ易く、又、モー
タ、切替弁２−1,2−２共に２台ずつ必要として構成が
複雑であり、スペースが大となりかつコストも高くなる
という問題点があった。

問題点の解決手段 本発明は、上記問題点を解決したものであり、一の圧縮
機からの高圧ガスを切替弁を介して２つの膨張機に切替
供給して低温を得る複動冷凍機において、前記切替弁は
一つのみ設けられ、かつ前記圧縮機からの高圧配管及び
低圧配管、更には前記２つの膨張機との各接続配管が夫
々接続されており、該切替弁の切替動作により、前記高
圧配管を前記２つの接続配管の何れか一方に択一的に切
替連通せしめる際、同時に前記低圧配管を前記接続配管
の他方に切替連通せしめる様構成したものである。

作 用 本発明は、一の切替弁の切替動作により、圧縮機からの
高圧配管を２つの膨張機のうち何れか一方に連通させる
ときは、圧縮機への低圧配管を他方の膨張機へ連通させ
るようにしているので、一方の膨張機にのみ高圧ガスが
十分に供給されてより高圧となり、他方の膨張機は膨張
による低圧ガスが圧縮機により吸入されるので一層膨張
効果が増大するものである。

実施例 次にその実施例を図面を参照して説明する。第１図は本
発明に係る複動冷凍機の一実施例の概略構成図であり、
同図中、第３図と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略する。

第１図中、本実施例では、切替弁２−３は１個のみ設け
られ、これに対し、各配管6a、6b−1,6b−2,6dが集中的
に接続されている点が、従来例の如く２台の切替弁２−
1,2−２を使用する点と異なる。

切替弁２−３に対しては、圧縮機１の高圧配管6a、低圧
配管6dが夫々180度位置に接続され、更に第１及び第２
の膨張機３−1,3−２からの配管6b−1,6b−２が夫々高
圧配管6a、低圧配管6dの大略90度位置に接続されてい
る。

次に、その動作につき説明する。切替弁２−３の弁体2a
が第１図中実線位置にあるときは、高圧配管6aと第１の
膨張機３−１の配管6b−１とが連通し、又低圧配管6dと
第２の膨張機３−２の配管6b−２とが連通している。従
って、圧縮機１からの高圧ガスは高圧配管6aを介して切
替弁２−３の左上方室に流入され、更に第１の膨張機３
−１の配管6b−１を介し、上記従来例の場合と同様にシ
リンダ７の上室7a、及び下室7bに流入される。ここでピ
ストン９が上記従来例の場合と同様にして上動すること
により、下室7bに高圧ガスが充填される。一方、第２の
膨張機３−２側では、下室7bですでに高圧ガスの膨張が
終り、そのガスは配管6b−２を介して切替弁２−３の右
下方室に流入し、更に低圧配管6dを介して圧縮機１の吸
入側に戻される。このガスは再び圧縮されて第１の膨張
機３−１に送られるので、第１の膨張機３−１の下室7b
は十分高圧となる。

次に、弁体2aが90度回転して第１図中、一点鎖線で示す
位置に至ったとする。すると、高圧配管6aの高圧ガスは
切替弁２−３の右上方室を介して、今度は第２の膨張機
３−２側に切替供給され、同様にその下室7bに高圧ガス
が充填される。一方第１の膨張機３−１の下室7bの高圧
ガスは切替弁２−３の左下方室、低圧配管6dを介して圧
縮機１の吸入側に戻され、第１の膨張機３−１の下室7b
内で高圧ガスの膨張が行なわれる。圧縮機１に戻された
低圧ガスは再び圧縮されて第２の膨張機３−２に送られ
るので、第２の膨張機３−２の下室7bは十分高圧にな
る。

次に切替弁２−３の弁体2aが更に90度回転すると、第１
図中実線で示す状態に戻り、上記と同様の動作がなさ
れ、以後繰返しこの動作がなされる。かくして、上記高
圧ガスの膨張により、その都度寒冷が発生し、熱交換器
４−1,4−２により被冷却体を冷却する。

以上の構成及び動作によれば、一度に膨張機３−1,3−
２の何れか一方のみの高圧ガスを供給すること、及びそ
の際他方の膨張機からの低圧ガスを更に該一方の膨張機
に供給して一層高圧にしていることにより、各膨張機３
−1,3−２は一方が比較的高圧となってその後の膨張効
率が良くなり、しかも同時に他方は十分に膨張がなされ
るので、きわめて効率の良い冷却を行なうことができ
る。又圧縮機１は高圧ガスの吐出中に常に低圧ガスを吸
入しているので、吐出側、吸入側共に常時バッファ空間
ができてバッファ効果を生じ、負荷変動の少ない安全運
転を長期にわたり保証しうる。しかも切替弁２−３は一
つで良く構成が簡単となり、スペースを小としかつコス
トも低減しうる。

第２図は、本発明複動冷凍機の他の実施例を示し、同図
中、第１図と同一部分には同一符号を付す。図中、本実
施例の膨張機３−3,3−４はソルベイ方式のものであ
り、第１図のギフォードマクマホン方式に比して、配管
6b−1,6b−２とシリンダ７の上室7aとの間を連通する各
連通配管6c−１が夫々除去されたものである。

これによれば、高圧ガスは各膨張機３−3,3−４のシリ
ンダ７の上室7aには供給されず、下室7bのみに供給され
てピストン９を押上げるものであり、その他の動作は第
１図の場合と同様であり、同様の効果が得られる。

尚上記各実施例中、切替弁２−３はロータリ型である
が、要は配管6a,6b−1;6d;6b−２を択一的に交互に切替
えるものであればよく、他の型式の切替弁を使用してよ
いことは勿論である。

発明の効果 以上説明した如く、本発明は、一つの切替弁により２つ
の膨張機の何れか一方に高圧ガスを供給すると同時に他
方の膨張機からは低圧ガスを吸引しているため、膨張機
の高圧ガスの圧力を大としかつ十分な膨張を行なわせ
て、良好な冷却効率を得ることができ、又圧縮機は吐出
側及び吸入側に常時バッファ空間を生じ、負荷変動の少
ない安全運転を行なえ、又切替弁は１つのみゆえ、構成
が簡単となり、スペースを節約しかつコストも低減しう
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍機の一実施例の概略構成図、
第２図は上記冷凍機の他の実施例の概略構成図、第３図
は従来の膨張機を２台接続した冷凍機の概略構成図であ
る。 １……圧縮機、２−1,2−2,2−３……切替弁、 2a……弁体、 ３−１〜３−４……膨張機、 ４−1,4−２……熱交換器、 ５−1,5−２……蓄熱器、 6a〜6d……配管、７……シリンダ、 7a……上室、7b……下室、 ８……シール、９……ピストン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一の圧縮機からの高圧ガスを切替弁を介し
   て２つの膨張機に切替供給して低温を得る冷凍機におい
   て、前記切替弁は一つのみ設けられ、かつ前記圧縮機か
   らの高圧配管及び低圧配管、更には前記２つの膨張機と
   の各接続配管が夫々接続されており、該切替弁の切替動
   作を、前記高圧配管を前記２つの接続配管の何れか一方
   に択一的に切替連通せしめる際、同時に前記低圧配管を
   前記接続配管の他方に切替連通せしめる様構成したこと
   を特徴とする複動冷凍機。