JPS5899649A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は密閉型圧縮機を用いる冷凍装置の改良に関する
ものである。

一般的なロータリーコンプレッ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ッサと呼ぶ）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ッ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ッサと呼ぶ）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
−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１５０ｙ程度に対して、ロータリー型では約２５０
を程度となり５０係以上の大巾な増加となる。この冷媒
の増加分１００ノ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→
キャピラリーチューブ→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
、従ってエバポレータを加熱し大きな熱負荷となる欠点
があった。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った。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ッサが金属面接
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ッ
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
となるものであった。そのため従来のレシプロコンプレ
ンサに比べて約２０係程度効率の高いロータリーコンプ
レッサを実際に冷凍冷蔵庫に取りつけてＩ　Ｉ　５Ｃ９
６０７電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の消費電力試験にて測
定した場合にも効果は大巾に減少し、約６％程度の節電
量でしかないものであった。この消費電力量の低減量を
ロータリーコンプレッ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流路より工、＜ポレータに流
入する多量のスーツシ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、冷凍装置のサクションラインにチェック
バルブを設ける方法であるが、前記第１流路は未改良で
あるためその効果は小さく、消費電力量の低減は６係程
度向上するのみで合計１０係程度の効果である。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に設は冷凍装置の運転に連動して
開閉する手法があるが、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った。

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ッサ単体
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
んとする省エネルギー形の冷凍装置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
リーコンプレッサで、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ッサ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ｆｌｌｄ、ロ
ータリーコンプレッサ１、コンデンサ４、本発明の主要
部をなす流体制御弁５の高圧回路５ａ、キャピラリーチ
ー−プ等の減圧器６、エバポレータ７、前記流体制御弁
６の低圧回路ｓｂ、サクションライン８、ロータリーコ
ンプレッサ１を順次環状に連結して成る。前記流体制御
弁６は高圧回路６ａが上部、低圧回路５ｂが下部になる
よう略垂直に配設している。前記流体制御弁５は略中空
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を形成し気密を保
持している。前記外殻１１内には高圧回路６ａと低圧回
路６ｂとに仕切り、前記２回路の圧力に応動して伸縮す
るベローズ等の圧力応動体１２を配設している。前記圧
力応動体１２の下端中央部には圧力応動体１２を図中上
方に向って付勢するコイルバネ１３を設け、その下方に
は前記コイルバネ１３を保持し、圧力応動体１２の過度
の動きを規制するとともに破損を防止するリティナ−１
４を有している。前記リテイナ−１４には圧力応動体１
２が低圧回路６ｂの圧力を正しく感知する。ための複数
個の小孔１４ａ、１４ａ・・・・・・・が設けである。

このリテイナ−１４は両ケーシング９，１０間にておさ
えられているものである。一方、高圧側ケーシング９は
入口管９ａと出口管９ｂと弁座９ｃｉ有し、略中夫には
円柱状のプランジャ１６が上下に摺動自在に収納されて
いる。前記プランジャ１６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。プランジャ１５の下端にはプラン
ジャ１５と圧力応動体１２とを一体的に取りつけるため
の凹部１６ａｉ設け、圧■応動体１２をカシメにて一体
的に挟着支持している。また低圧側ケーシング１０の側
部にも入口管１０　ａと出口管１　ｏｂｆｃ一対向させ
、入口管１０ａに弁座１０ａｆ有し、この弁座１０ｃの
略中夫にボール弁よりなる低圧弁１８を移動自在に収納
している。前記低圧弁１８の水平方向には低圧弁１８の
動きを規制する作動部１９を前記リティナ−１４を貫通
して、前記圧力応動体１２に溶着にて連結していて低圧
側弁装置２０を形成している。

前記作動部１９は、前記圧力応動体１２と連結されてお
り、低圧弁１８の斜め下端と前記圧力応動体１２が高圧
弁１６を開成した時当接し、前記圧力応動体１２が高圧
弁１６ｔ−閉成し低圧弁１８が入口管１０ａの弁座１０
ｃｉ閉成した時、低圧弁１８を入口管１０ａの弁座１０
ｃ側へ押し付けて開成を阻止するように設けられている
。

次に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６のベローズ１２は高圧回路６ａと低圧回路６ｂと
の圧力差によってコイルバネ１３を押し下げ、リティナ
−１４に当るまで伸張している。従って高圧弁１６は圧
力応動体１２に一体的に取りつけられたプランジャ１６
により、弁座９Ｃに高圧回路６ａとエノ（ボレータフ内
の圧力差とコイルノ（ネ１３の付勢力の和によって吸着
されていたのが引き離されて高圧側弁装置１７は開路状
態になっている。一方低圧側弁装置２ｏ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押し流されて
いて弁座１０ｃと離れ、ストッパ１９に当接する。ガス
は低圧弁１８と弁座１ｏＣと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は開路状態となっ
ている。従ッて、ロータリーコンプレッサ１より吐出さ
れた冷媒ガスはコンデンサ４、流体制御弁６の高圧回路
６ａ、減圧器６、エノ（ボレータフ、流体制御弁６の低
圧回路ｓｂ、サクションライン８、ロータリーコンプレ
ッサ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。

第３図を用いて説明する。ロータリーコンプレッサ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。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３６図示しないシリンダ室に流入し、さらに
サクションライ／８へと流入する（図中矢印すで示す）
のでこの圧力にて、低圧弁１８は弁座１ｏｃに当接して
低圧側弁装置２０を閉路状態にする。更に低圧回路６ｂ
内の圧力は急激に上昇し、高圧回路６ａの圧力と近似と
なる。前記両回路ｓａ、ｓｂの圧力が近似になると圧力
応動体１２の下方に設けたコイルバネ１３の付勢力が両
回路ｓａ、ｅ；ｂの圧力差により圧力応動体１２に発生
する力に打ち勝ってプランジャ１６が押し上げられ高圧
側弁装置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
。それと同時に、圧力応動体１２に連動して作動部１９
も引き上げられ、低圧弁１８を弁座１ｏＣ方向に押付け
る位置に移動する。

その動作は、作動部１９の低圧弁１８に当接する先端面
に傾斜イを設け、作動部１９が低圧弁１８を押付けた状
態でラップ代２（第２図に図示）Ａ；とれる作動部１９
と低圧弁１８の位置関係に形成している。また、圧力応
動体１２に連動して作動部１９が引上げられると低圧弁
１８の面が作動部１９先端の傾斜イに当接し更に、作動
部１９は引上げられる。そして作動部１９と低圧弁１８
には、ラップ代２がある位置関係に形成しているので、
低圧弁１８は、作動部１９によって弁座１ｏＣに押付け
る方向に付勢される。

更に圧力応動体１２を上方に付勢するコイルレノ（ネ１
３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ッサ１が
停止シ、ロータリーコンプレッサ１より逆流するスーパ
ーヒートガスにより低圧側弁装置２０は閉路状態となり
、同時に低圧回路６ｂ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６ａの圧力は等しく徐々に降下する。この停
止後の微小時間食が経過すると圧力応動体１２に作用す
る高圧回路６ａと低圧回路６ｂとの差圧４Ｐと圧力応動
体１２の有効面積Ｓによって発生する力　ＦＰ（ＦＰ−
ΔＰｘＳ）に対してコイルバネ１３の付勢力ＦＣが大き
くなりプランジャ１６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６ａ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９Ｃに吸着され、洩れは低減する。なおロータリ
ーコンプレッサ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
ーコンプレッサ１の大きさにもよるが冷凍装置が停止後
より約４６秒〜１分程度はコンデンサ４で凝縮された液
冷媒が減圧器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、前記敏小時間ｔｌ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。圧力
応動体１２自身の付勢力はその構造上たいして大きくは
ないのでそれを増大させるためにコイルバネ１３を設け
て付勢力を大きくし、前記差圧ΔＰが大きくても閉弁し
、微小時間ｔを３０秒以内として、あらゆる冷凍装置に
対応できるようにしているのである。冷凍装置の起動時
には低圧回路６ｂの圧力は瞬時に低圧となり圧力旧道体
１２は下方に引き下げられ、同時に圧力応動体１２と連
動して作動部１９も下方に引き下げられ、低圧弁１８は
再び移動自在となり、低圧側弁装置２ｏは開弁しまた、
プランジャ１５を介して圧力応動体１２に一体となった
高圧弁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。

以上の様に本発明の冷凍装置は流体制御弁を備え、前記
流体制御弁の高圧側弁装置はコンデンサとキャピラリー
チューブ等の減圧器の間に接続し、チェックパルプ機能
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
プレッサの間のサクションラインに接続し、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
にはチェッ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器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
ートガスがサクションラインおよび減圧器を介してエバ
ポレータに流入するのを防止する。しかも、高圧側弁装
置がお 閉弁すると同時に、低圧弁合一チ÷押圧作動し、確実に
低圧側弁装置を閉弁する。従っ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、前記両弁装置全熱
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２
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。

また冷凍装置が停止時の高圧側弁装置の閉弁に！Ａ！１
効ム いてはｅの下方に咄＃；≠を付勢するコイルバネを設け
ているので高低圧回路の差圧の太き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は全くなく、
しかも低圧弁は、高圧側弁装置が閉弁すると同時に低圧
弁に作動部を抑圧作動し、確実に低圧側弁装置を閉弁す
る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、本発明の一実施例を示す冷凍装置の運転中の
要部断面図、第２図は第１図相当の停止中の流仏制御弁
の要部断面図、第３図は第１図の冷凍装置の圧力変化図
である。 １・・・・・・ロータリーコンプレッサ（密閉型圧縮機
）、４・・・・・・コンデンサ、６・・・・・・減圧器
、７・・・・・・エバポレータ、６・・・・・・流体制
御弁、５ａ・・・・・・高圧回路、５ｂ・・・・・・低
圧回路、１２・・・・・・圧力応動体、１３・・・・・
・コイルバネ、１６・・・・・・・高圧弁、１７・・・
・・・高圧側弁装置、１８・・・・・・・低圧弁、１９
・・・・・・作動部、２ｏ・・・・・・低圧側弁装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉型圧縮機、コンデンサ、減圧器、エバポレータ、サ
   クションライン、流体制御弁等より冷却システムを形成
   し前記流体制御弁は、減圧器の上流側に接続され高圧冷
   媒の流れを止める高圧弁並びに高圧回路を含む高圧側弁
   装置と、エバポレータの下流側に接続され逆流を防止す
   る低圧弁並びに低圧回路を含む低圧側弁装置と、前記低
   圧回路と高圧回路の間に設けられ圧力差が大なる時前記
   高圧弁を開成し、圧力差が少なる時前記高圧弁を閉成す
   る圧力応動体と、前記圧力応動体により高圧弁が閉成時
   に圧力応動体に形成され前記低圧弁を閉成位置で保持す
   る作動部とを備えた冷凍装置。