JPS5899671A - 冷凍装置用流体制御弁 - 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】 本発明は高圧容器型の密閉型圧縮機を用いる冷凍装置の
流体制御弁に関する。

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ぐ低圧容器型
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１６０ｇ程度に対して、ロータリー型では約２６０
ｇ程度となりｓｏ％以上の大巾な増加となる。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リエバポレータに
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ッ
サに比べて約２０％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５％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流路よりエバポレータ
に流入する多量のスーパ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
クパルプを設ける方法やロータリーコンプレッサ内部に
チェックパルプ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５％程度向上するのみで合計１０％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〃；複雑となり、それ自身が電力を消費す
るなどの５ページ 欠点を有しているものであった。

本発明はかかる点に鑑み、高圧回路に介在する第１弁装
置と、低圧回路に介在した第２弁装置と、第１および第
２弁装置間に介在した第３弁装置を備え、単一の共通弁
で第１及び第３弁装置を交互に開閉し、かつ高低圧回路
の圧力差にて動作するようになし、制御弁の構成を、ダ
イヤフラム、ベローズ等の高低圧力空間を分離する部材
を使用することなしに、簡素な制御弁を得、これを冷凍
装置に使用することにより、電気的な制御を必要とセス
、口上タリーコンプレッサ単体での効率向上と同等以上
の高効率化を計り冷凍装置の省エネルギーを得ることを
目的としている。

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。

ｔた、と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、冷凍装置は、ロータ
リーコンプレッサ１、コンデンサ４、本発明の冷凍装置
用の流体制御弁６（以下単に流６１、一 体制御弁という）の第１弁装置５ａ、キャビラリーチー
−プ等の減圧装置６（以下単にキャピラリーチューブ６
といつ）、エバポレータ７、前記流体制御弁５の第２弁
装置５ｂ、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なる。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弁装置６ａ
と低圧回路Ｂ側に介在される下方に位置した第２弁装置
６ｂを略垂直に配設し、前記第１弁装置５ａと第２弁装
置６ｂとの間に第３弁装置５Ｃを有しており、第１弁装
置６ａと第３弁装置６Ｃは、単一のポール弁からなる共
通弁９によって交互に開閉される。

つまり、共通弁９が第１弁装置６ａを閉弁しだるときに
第３弁装置５Ｃは開弁し、第１弁装置５ａが開弁したる
ときに第３弁装置５Ｃは閉弁するものである。１ｏは第
１ハウジング、１１は第２　／’ウジング、１２は第３
ハウジングである。前記第１弁装置６ａは第１７蔦ウジ
ング１ｏの内部上面中央に第１弁座１３及び第１出ロポ
ー）１４ｂを形成し、上面端部筒１に入口ボート１４ａ
が形成されている。第３ハウジング１２の上面には第３
弁装置６ｃの第３弁座１６を形成し、この第３弁座１５
に連通して連通ボート１６が設けられ、そして第２弁装
置６ｂの下流室１７と連通されている。

また、第１ハウジング１ｏ内部は略円筒状をなすシリン
ダ室１８が設けられ、共通弁９の外周との間に若干（１
０〜２０μｍ）の間隙を有する状態で摺動可能とし、共
通弁９の上下空間の略気密を可能としている。さらに、
シリンダ室１８下部開口には前記第３ハウジング１２の
上部外周１２ａが嵌合状態で臨んでいる。第３ハウジン
グ１２の下部外周にはネジ部１９が形成され、第１ハウ
ジング１ｏのシリンダ室１８下方に形成されたネジ部１
０＆に螺合して取付けられている。また、前記第３ハウ
ジング１２の上面に形成されている一第３弁座１６の外
周部にバネ２ｏを保持しておシ、このバネ２０の他端は
前記共通弁９に当接している。つまシ、共通弁９はバネ
２０にょシ第１弁装置６ａを閉弁する方向に付勢されて
おり、その付勢力は第３ハウジング１２を回転させるこ
とにょシ調整可能であシ、設定値に調整後第１ハウジン
グ１ｏと第３ハウジング１２はろう付等により気密を形
成するものである。

第２ハウジング１１内部には第２弁装置５ｂを構成する
第２ボール弁２１、第２弁座２２、ストッパー２３が備
えられ、ストッパー２３の側部には開口部２３ａが設け
られており周知の逆止弁を構成している。第２ハウジン
グ１１の下部は、第２弁装置５ｂの第２大ロポー）２４
ａを形成してあり、第２ハウジング１１の略中央上部側
壁には第２出ロポート２４ｂが設けられている。また第
２八ウジング１１上部は第１ハウジング１ｏの下部外周
にろう付され、気密を保持している。従って、第１弁装
置６ａは高圧回路Ａを開閉するものであり、第２弁装置
５ｂは低圧回路Ｂを開閉するものであり、第３弁装置６
ｃは低圧回路Ｂとシリンダ室１８とを開閉するものであ
り、このシリンダ室１８の共通弁９の上部と下部との圧
力差ＪＰがバネ２ｏの付勢力より大なる時に第１弁装置
５ａを開弁し、第３弁装置５ｃを閉弁する。このと９ペ
ージ き、共通弁９と前記シリンダ室１８とは若干の間隙を有
しているが、第３弁座１５に共通弁９が圧着されている
だめ、高圧回路Ａと低圧回路Ｂとは完全に分離できる。

そして、逆に圧力差ＪＰがバネ付勢力より小となれば、
共通弁９は上方へ摺動せしめられ、第１弁装置６＆を閉
路、第３弁装置５Ｃを開路するものである。第２弁装置
６ｂは周知の逆止弁動作を行なうものである。

次に上記流体制御弁５を冷凍装置に組込んだ時の作用に
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、冷凍装置の高圧回路Ａは通常の高圧力で
あり、低圧回路Ｂは通常の低圧力であるため、流体制御
弁５の共通弁９は高圧回路Ａを低圧回路Ｂとの圧力差に
よってバネ２０を押し下げ第３弁座１５に圧着され、第
１弁装置６＆を開路し、第３弁装置６Ｃを閉路している
。

一方、第２弁装置５ｂは低圧側のエバポレータ７より流
入するガス流によって第２ボール弁２１が吹き上げられ
、第２の弁座２２より離れストッパー２３内に収納され
ている。ガスは第２ボール弁１ｏ１、□−２ ２１下部からストッパ−２３側部の開口部２３ａを通過
して第２出ロポート２４ｂへと支障なく流れ、第２弁装
置６ｂは開路状態となっている。従って、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５の第１弁装置５ａ、キャピラリーチューブ
６、エバポレータ７、流体制御弁６の第２弁装置５ｂ、
サクションライン８、ロータリーコンプレツー！；ｌ−
１ヘト支１１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。ワ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６の
第２の弁装置５ｂの第２ボール弁２１は自重で落下し第
２弁座２２に当接して第２弁装置６ｂを閉路状態にする
。その結果、ロータリーコンプレッサ１よりのスーツシ
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、さらにサクションライン８へと流入し、流体制御
弁６の第２出ロボー）２４ｂがら第２弁装置５ｂの下流
室１７へと流入するので、この弁下流室１７内の圧力は
急激に上昇し、これと連通する連通ボート１６内の圧力
も急激に上昇し、共通弁９の上面圧力と近似となる。共
通弁９の上下圧力が近似となるとバネ２０の付勢力によ
り共通弁９は上方へ摺動せしめ第１弁装置６ａを閉路シ
、コンデンサ４よりのスーパーヒートガスがエバポレー
タ７へ流入するのを防止する。

更にまた。共通弁９を上方に付勢するバネ２０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が停止すると
同時に第２弁装置６ｂは閉路状態となジロータリーコン
プレッサ１より逆流する？−パーヒートガスによシ低圧
回路Ｂの圧力は急激に上昇する。この時、第１の弁装置
６ａ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
が経過すると共通弁９に作用する力Ｆｐは電工の差圧ｄ
Ｐ０と連通ポート１６の作用面積Ｓ１によって発生する
力Ｆｐｏ（Ｆｐｏ＝ΔＰ０×８１）であり、これに対し
てバネ２０の付勢力ＦＣが大となり、共通弁９が押し上
げられ、第３弁装置６Ｃは開路状態となる。次にこの状
態で共通弁９に作用する力Ｆｐ１は共通弁９の上下の差
圧ｄＰ１と共通弁９の有効面積Ｓ２によって発生する力
Ｆｐ１（Ｆｐ１＝ΔＰ１×８２）であり、これに対して
バネ２０の付−勢力Ｆ。が大となる共通弁９は第１弁座
１３に圧着され第１弁装置５ａは閉路状態となる。この
時点より第１出ロポート１＝ｂに流入する冷媒が停止す
るので、第１出ロポー）１４ｂの圧力は急激に降下する
。この圧力降下により共通弁９は更に第１弁座１３に吸
着され、洩れは低減する。尚、ロータリーコンプレッサ
１が停止してから第１弁装置６ａ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４５秒
〜１分程度はコンデンサ４で凝縮されだ液冷媒へキャピ
ラリーチューブ６へ流入し正常な冷凍作１３４−ジ 用を行うので、それ以前に第１弁装置６ａを閉弁すれば
良いためである。そのだめには、前記微小時間ｔをでき
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ｄＰが大きな時に第１弁装置６ａを閉弁させること
である。一方低外気温時の共通弁９に作用する上下圧力
差はだんだんと小さくなり、前記差圧ｄＰを大きく設定
すると冷凍装置が運転状態でも第１弁装置６ａは閉弁状
態となシ冷凍作用が行なわれなくなる。以上より前記差
圧ΔＰは２〜前後に設定している。

以上の説明からも明らかな如く、本発明の冷凍装置用流
体制御弁は高圧回路側に介在される第１弁装置と、低圧
回路側に介在される第２弁装置と、第１弁装置と第２弁
装置の間にあって高低圧回路間に介在される第３弁装置
とを有し、前記第１弁装置と第３弁装置との弁体を単一
の共通弁となし、第２弁装置の下流側室と前記第３弁装
置とを連通したもので、従来の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１
４、、。

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。また第１弁装置は低圧回路
の圧力が低い時に開弁じ、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逆止弁機
能を有する第２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第１弁装置を液冷媒が減圧装置へ
流出している微小時間中に閉弁するので、密閉容器内お
よび凝縮器内のスーパーヒートガスがサクションライン
および減圧装置を介して蒸発器に流入するのを防止する
。従って流体制御弁の無いものに比べて節電効果を大と
すると共に流体制御弁の弁装置の構成も単一の共通弁の
使用により非常に簡素であり、安価に製作できる。また
その動作圧力特性の設定もバネの付勢力を調整ネジによ
り精度よく所定の特性に調整できるため、確実な作動が
保障でき、前述した効果を充分に発揮できるものである
。

第１図は本発明一実施例の冷凍装置用流体制御弁を使用
した冷凍装置の冷凍サイクル図で起動直前状態、第２図
は第１図相当の停止直前状態の流体制御弁の要部断面図
、第３図は第１図の冷凍装。

置における圧力変化図である。

Ａ・・・・・・高圧回路、Ｂ・・・・・・低圧回路、１
・・・・・・圧縮機、４・・・・・・凝縮器、５・・・
・・・流体制御弁、５ａ・・・・・・第１弁装置、５ｂ
・・・・・・第２弁装置、５Ｃ・・・・・・第３弁装置
、６・・・・・・減圧装置、７・・・・・拳エバポレー
タ、９・・・・・・共通弁、２０・・・・・０バネ。

代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１）
啓１Ｂｇ　５Ｂ−９９６７１（５）第１図 第２図 １３図 時　間−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧回路側に介在される第１弁装置と、低圧回路
   側に介在される第２の弁装置と、前記第１弁装置と前記
   第２弁装置との間に介在される第３弁装置と、前記第１
   弁装置と前記第３弁装置を交互に開閉し、かつ前記高圧
   回路と前記低圧回路との差圧により動作し、更に単一で
   ある共通弁を有し、前記第２弁装置や下流室と前記第３
   弁装置を連通した冷凍装置用流体制御弁。
2. （２）前記共通弁はバネ等にて前記第１弁装置を閉弁す
   る方向に付勢されてい、る特許請求の範囲第１項記載の
   冷凍装置用流体制御弁。
3. （３）前記第１弁装置と前記第２弁装置と前記第３弁装
   置とは一体に構成され、かつ前記共通弁はボール弁であ
   る特許請求の範囲第２項記載の冷凍装置用流体制御弁。