JPS59176544A - 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】 産業上の利用分野 ２ページ 本発明は冷蔵庫、ショーケース、エアコン等に用いられ
る冷凍装置で特にコンプレッサとして密閉容器内が高圧
となるロータリーコンプレ・ソサーを使用したものに関
する〇 従来例の構成とその問題点 この種の冷凍装置として例えば冷蔵庫に採用されるもの
で第１図に示すものがある。この図で１はロータリーコ
ンプレッサ、２はコンデンサ、３は電磁弁、４は減圧器
であるキャピラリチューブ。

５はエバポレータ、６は逆止弁であり、電磁弁３は冷蔵
庫庫内温度を感知して開閉するサーモスタット（図示せ
ず）にてロータリーコンプレッサ１と同期して０Ｎ−Ｏ
ＦＦするもので、ＯＮ時に流路を開路、ＯＦＦ　時に閉
路するものである。周知のようにこの種のロータリーコ
ンプレッサ１は高圧容器型であり、冷媒の溶解する冷凍
機油７を容器８内に有している０ この種の冷凍装置では運転中は周知の如くであるが、停
止中には電磁弁３が閉路し、逆止弁６も閉路するため、
容器８内は高圧、高温に維持され。

冷凍機油７は常に高圧、高温下にさらされるものである
。

また、この種の冷凍装置が運転さｆ′Ｉ−る条件として
は低外気温から高外気温１であるため、ロータリーコン
プレッサーの容器８内の温度、圧力共にその変動が大き
い。

冷凍機油８の冷媒に対する溶解量は第２図に示す特性を
有する。つ捷り、同一圧力では温度が低くなる程冷媒の
溶解量が多く、同一温度では圧力が高くなる程冷媒の溶
解量が多くなる特性を有しでいる、−例を示すと、圧力
８〜／　ｃｔ／Ｉ　Ｇのときに３５％、圧力５　Ｋｐ　
／ｃｄｌ　Ｇ　のときに２１％の溶解量である。（図中
破線口）従って、外気温度による溶解量の特性は第３図
に示すものと々る。つまり、外気温１６℃と３０℃とを
比較すると溶解量に於いて７０Ｑ−４０９＝３０９の差
が生じ、全冷媒封入量が例えば２００２であればその量
の１６％に相当するものであり、換言すれば、外気温３
０°Ｃ 妻で適正となる冷媒封入量とすると外気温１５℃では３
０ｔの冷媒不足となる第１の欠点を有していた。

捷だ、キャピラリチューブ４の絞り抵抗は固定式である
ため１通常、高外気温で適正となるよう設定しており、
低外気温になると抵抗が過剰となる傾向になる第２の欠
点を有していた。

丑だ、上記第１．第２の欠点は相互に起因するものであ
る。

発明の目的 かかる点に鑑み、本発明は低外気温に於けるキャピラリ
チューブの抵抗を減少せしめ、常に適正な運転を可能と
し、より省電力を計れる冷凍装置を提供せんとするもの
である。

発明の構成 上記目的を達成するため１本発明による冷凍装置は、コ
ンプレッサの起動、停止による急激な圧力変化により開
閉する開閉弁装置と、運転条件による運転中の圧力の違
いにより開ｆｆｆｉ制御する調整弁装置とを有する流量
制御弁を該装置内に介在せしめたものである。

実施例の説明 ６ｔ１−シ 以下に本発明の一実施例を添付図面に従がい説明する。

図において、１０は本発明による冷凍装置で冷蔵庫（図
示せず）の冷凍サイクルとして使用されるものである。

１１はロータリーコンプレッサで密閉容器１２、機械部
１３、電動機１４、冷凍機油１６より構成されている。

１６はコンデンサ、１７は流量制御弁、１８はキャピラ
リチューブ、１９はエバポレータ、２ｏは逆止弁、２１
はロータリーコンプレッサ１１の吸込管であり順次環状
に連接されている。

次に流量制御弁１７について説明する０２２は上ケーシ
ング、２３は下ケーシングで両者２２゜２３を密着して
弁本体１７を構成している。２４は両ケーシング２２．
２３間に介在されて本体１７内を２室に区画するダイヤ
フラムで、上室が弁室２５、下室が感圧室２６として構
成されている。

２７は均圧管で、感圧室２６とロータリーコンプレッサ
１１の吸込管２１とを連通している。２８は感圧室２６
に備えられたバイアスバネであり、６、−２、 ダイヤフラム２４の圧力変位を所定の値に設定するもの
であり、２９はストッパでダイヤフラム２４の過度を動
きを規制するものである。

弁室２５内には開閉弁装置３ｏが構成されている。

弁装置３０は中央を貫通する円形のポート３１と該ポー
ト３１の下面に形成された弁座３２及びスプリング３３
の上端を保持する保持部３４を形成したブロック３６．
弁座３２に当接するボール弁３６、ボール弁３６を接着
保持するホルダー３ス及び保持部３４、ホルダー３７間
に介在される上記スプリング３３により構成されている
。

上ケーシング２２には弁室２６に開放された入口管３８
とブロック３６の上部から延在し、内部に調整弁装置３
９を備えた出口管４０とを有している。

調整弁装置３９は付勢バネ４１とリティナ−４２、テー
パ状に形成されたニードル４３及び前記ブロック３５の
ポート３１の上部に形成したテーパポート４４により構
成している。

リティナ−４２は中央に貫通孔４５を形成し、外周凹部
４６を出口管４Ｑに形成した係合部４了にて固定され、
付勢バネ４１の一端を保持している。

付勢バネ４１の他端はニードル４３をテーパポート４４
に押圧するようニードル４３の大径部に当接している。

ニードル４３のテーパポート４４に対向する小径部には
［！′ｒ而が略三角形の連結棒４８が当接されている。

連結棒４８は前記ポート３１内を摺動可能に備えられ、
下端はボール弁３６に当接している。つまり、付勢バネ
４１により連通棒４８を介してニードル４３はボール弁
３６と略結合されているものである。

入口管３８はコンデンサ１６の出口と、出口’ｆ４゜は
キャピラリチューブ１８の入口とそれぞれ接合されてい
る。

次に開閉弁装置３０とバイアスバネ２８．ストッパ２９
及び調整弁装置３９の関係について説明する。

スプリング３３はボール弁３６を保持するホルダー３７
をダイヤフラム２４の変位に確実に追従せしめるだめの
もので、バイアスバネ２８．スプリング２３及び付勢バ
ネ４１の総合力で開閉弁装置３０が所定の圧力差Ｐ０で
開路する」：う設定している。本実施例に於てはこの圧
力差Ｐ０を２祝４ａと設定している。従って、高圧側の
密閉容器１２゜コンデンサ１６、及び流量制御弁１７の
弁室２５内の圧力とロータリーコンプレッサ１１の吸込
管２１及びここと均圧管２７にて連通した感圧室２６の
圧力の差、つまりダイヤフラム２４の上下面の圧力差が
２ｋＶ／ｃｔＡ　以上のときにはダイヤフラム２４に作
用する圧力差による力がバイアスバネ２８、スプリング
３３及び付勢バネ４１の総合力より大となりダイヤフラ
ム２４は下方へ変位せしめられ、このダイヤフラム２４
の変位に追従するホルダー３７、ボール弁３６も下方へ
変位し、開閉弁装置３０は開路するものである。また、
ボール弁３６と連通棒４８を介して略接合されるニード
ル４３も下方へ変位する。

従って調整弁装置３９のニードル４３とテーパポ１．−
）４４とで形成される流路はダイヤフラム２４の変位が
大きい程狭くなるように構成されているものである。

また、バイアスバネ２８．スプリング３３及び付勢バネ
４１の総合バネ定数とストッパ２９との関係に於ては、
ダイヤフラム２４に作用する圧力差が設定値Ｐ１　以上
のときにダイヤフラム２４がストッパ２９に当接するよ
うに設計されている。本実施例に於てはこの設定値Ｐ１
　を８Ｈ／ｃｒＡ　　としている。さらに調整弁装置３
９に於ては、ダイヤフラム２４がストッパ２９に当接し
た時にもニードル４３とテーパポート４４とで形成され
る流路は確保されるよう設計されている。

上記の圧力差と開閉弁装置３ｏのボール弁３６と弁座３
２とで形成される流路の抵抗Ｒ１，調整弁装置３９のニ
ードル４３とテーパポート４４とで形成される流路の抵
抗Ｒ２及び両抵抗Ｒ１，Ｒ２の総合抵抗Ｒは第６図に示
す関係となる。すなわち圧力差が所定値（Ｐ　ｏ−２Ｈ
／ｃｖｌ　）以下では開閉弁装置３０が閉路しているた
め総合抵抗Ｒは（３）となり、２ｋｇ／ｃｒＡ　　より
僅かに犬となった点で最少抵抗となる。更に圧力差が増
加すると総合抵抗Ｒは次第に増加し、設定値（Ｐｌ−８
＃／ｃｄ）以上では総合抵抗Ｒは一定する特性となる。

除って、流量制御弁１７を使用した冷凍装置１０のキャ
ピラリチューブ１８の抵抗は従来のキャピラリチューブ
４の抵抗Ｒ８より小さく設計されている。この関係は第
６図に示す通りであり、ダイヤフラム２４に作用する圧
力差が所定値（Ｐｏ＝２Ａｙ、々ｄ）以下では流量制御
弁１７とキャピラリチューブ１８の合抵抗Ｒｆ　は艶で
あるが、圧力差が２ｋｆ／／ｃｒｌより僅かに大となる
と抵抗は急激に減少し、従来のキャピラリチューブ４の
抵抗Ｒ８よりはるかに少である。圧力差が増加するに従
かい合抵抗Ｒｔは増加するが、従来のキャピラリチュー
ブ４の抵抗Ｒ８よりは少なくなっている。圧力差が設定
値（Ｐ１＝８Ａ？、々ｄ）のポイントで合抵抗Ｒｆは従
来のキャピラリチューブ４の抵抗Ｒ８と同一となり、そ
れ以上の圧力差では同一のま捷である。

次に上記構成による動作について説明する。

ロータリーコンプレッサ１１の運転中は吸込管２１の圧
力は低圧となり、逆止弁２ｏを介在したエバポレータ１
９、均圧管２γで連通した感圧室２６も低圧となってい
る。一方、密閉容器１２．コンデンサ１６及びこれと入
口管３８にて連通した弁室２５は高圧となる。従って、
ダイヤフラム２４の上面に高圧、下面に低圧が作用し、
この圧力差による作用力がバイアスバネ２８．スプリン
グ３３゜付勢バネ４１の総合力より犬となり下方へ変位
している。このダイヤフラム２４の変位に応動してホル
ダー３７及びボール弁３６もスプリング３３にて下方へ
変位し、開閉弁装置３０は開略している。捷だ調整弁装
置３９は前記圧力差によりニードル４３とテーパポート
４４との流路は変化するが、冷媒は入口管３８→弁室２
５→円形のポート３１と三角形の連結棒４８との隔間の
流路→ニードル４３とテーパポート４４の流路→出口管
４０→キャピラリチューブ１８へと流れ、通常の冷却運
転が行々われている。

ロータリーコンプレッサ１１の運転中には冷凍機油１６
により機械部１３のメカニカルシールは確実にシールさ
れているが、ロータリーコンプレッサ１１が停止すると
メカニカルシールが破れ、密閉容器１２内の高圧ガスは
吸込管２１へと逆流する。この逆流により逆止弁２０は
閉路し、吸込管２１内の圧力は急激に上昇し、高圧側と
バランスする。同時に均圧管２了で連通しだ感圧室２６
内の圧力も急激に上昇し、ダイヤフラム２４に作用する
圧力差は減少し、バイアスバネ２８．スプリング３３及
び付勢バネ４１の総合力によりダイヤフラム２４は上方
へ変位せしめられ開閉弁装置３０は閉路し、高圧冷媒が
低圧のエバポレータ１９へ流入することを防止し、停止
中も運転中と同一の圧力状態を維持している。

この状態から再起動すると前述のロータリーコンプレッ
サ１１の運転中と同様に吸込管２１及びこれと均圧管２
７で連通された感圧室２６内は低圧となり、ダイヤフラ
ム２４に作用する圧力差にて開閉弁装置３０は開略する
。この時、圧力状態は停止中も継続して運転安定状態が
維持されているため、起動時から正常な冷却運転が行な
われるものである。

尚、ロータリーコンプレッサ１１の停止後、弁座２５内
と感圧室２６内圧力が瞬時にバランスせず、完全にバラ
ンスするまで数分の時間を要する。従って、開閉弁装置
３ｏの開閉圧力差をｏＨ，々ｄとすると停止後にエバポ
レータ１９への冷媒流入が生じ、省電力効果が減少する
。

この減少を防止するためには停止後、弁室２６と感圧室
２６内圧力差が大きい時に開閉弁装置３゜を閉路させる
必要がある。また、一般の冷蔵庫等に於いては超低外気
温である一１６℃に於ても冷却運転を保証する必要があ
るため、この低外気温＝１６℃でも運転時に開閉弁装置
３ｏが開略しなければならない。従って、本発明実施例
では外気温−１６℃時の圧力差２．６ｋｆ／ｃｔＡ　で
開閉弁装置０が開路するよう所定値Ｐ。を外気温−１５
℃時の弁座２６と感圧室２６内の圧力差２．５汀／ｃｒ
Ａ以下の２＃／ｃＷＬと設定しているものである。

次に調整弁装置３９の動作について詳述する。

例として外気１１３０’（：と１６℃について説明する
。

外気温３０℃では運転中の密閉容器１２．コンデンサ１
６及び弁室２６内の圧力は一般の冷蔵庫等の冷凍装置と
同様に略９Ｈ／ｃｎｌＧ＋吸込管２１．エバポレータ１
９及び感圧室２６内の圧力は略０　＃／ｃｎ１Ｇ　　で
あり、ダイヤフラム２４に作用する圧力差は設定値（ｐ
１＝ｓ人９／ｃｎｌ）より大きな９辞／ｃｔｌとなる。

従って、ダイヤフラム２４はストッパ２９に当接してお
り、調整弁装置３９の抵抗は最大の位置で固定され、流
量調整弁１７とキャピラリチューブ１８の合抵抗は従来
のキャピラリチューブ４の抵抗と同一となり、従来の冷
凍装置と同一の冷却を行なっている。

次に外気温１６℃について説明する。

外気温１５℃では密閉容器１２．コンデンサ１６及び弁
室２６内の圧力は一般の冷蔵庫等の冷凍装置と同様に略
６＃／ｃｒｌＧ　であるが、エバポレータ１９、吸込管
２１及び感圧室２６内圧カは一般の冷蔵庫等の冷凍装置
よりも高い略−０−Ｉ　Ｈ／ｃａＧとなっている。従っ
てダイヤフラム２４に作用する圧力差はｅ　、　１＃／
ｃｙｉｔである。この圧力差は設定値（Ｐ　１−ａ＃／
ｃｒｉｔ　）より小であるため調整弁装置３９の抵抗は
外気温３０’Ｃのときより小さくなっているため、流量
調整弁１７とギヤピラリチューブ１８の合抵抗は従来の
ギヤピラリチューブ４の抵抗より小さくなっている。そ
のため一般の冷蔵庫等の冷凍装置の外気温１５°Ｃでの
低圧圧力路−０，３ｋｆｌ／ｃｙ４Ｇより高い−０，１
＃／ｃ＃となっているものである。

外気温１６℃での密閉容器１２内の冷凍機油１５に溶解
する冷媒量は従来の冷凍装置と同様に外気温３０’Ｃの
それより大であるが、調整弁装置３９の抵抗が小さく、
運転中の低圧圧力が高くなっているため、ロータリーコ
ンプレッサ１１の吸込管２１内冷媒比容積が減少し、ロ
ータリーコンプレッサ１１の機械部１３１回転当りで圧
縮、循環される冷媒量が増加し、ガス不足運転となるこ
とはない。

従って、冷凍機油１５への冷媒溶解が増加し、また、絞
り抵抗が増加してガス不足運転が増加する低外気温はど
ダイヤフラム２４に作用する圧力差は減少し、調整弁装
置３９の開度は増加する。これにより、低外気温でも冷
媒循環量を確保し、ガス不足運転を防止することができ
るものである。

また、流量制御弁１７は開閉弁装置３ｏと調整弁装置３
９とを同一の本体１了内に構成しており逆止弁２Ｑは下
流側の吸込管２１と連通した感圧室２６とコンデンサ１
６と連通した弁室２５の圧力差で変位するダイヤフラム
２４にて開閉弁装置０と調整弁装置３９の相方を作動せ
しめているため、冷凍装置１０の構成が簡単で、配管等
の溶接個所も最少とすることができている。

さらに、ダイヤフラム２４の作動圧力差をコンデンサ１
６と逆止弁２０下流側である吸込管２１との圧力差とし
ているため、一般に考えられるコンデンサ１６等の高圧
圧力と大気圧との差圧力差を利用するものに較べ、圧力
差の変化が非常に急激でかつコンプレッサ１１の運転、
停止と対応しているためコンプレッサ１１の運転、停止
に確実に対応して開閉弁装置３ｏの開閉を可能としてい
る。

と同時に、運転中の圧力差も高、低圧相方の圧力差であ
るため、高圧圧力と大気圧等の圧力差を利用するよりは
るかに正確に調整弁装置３９の調整を可能としている。

発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明による冷凍装
置はコンプレッサの起動時の圧力変化で開略し、停止時
の圧力変化で閉路する開閉弁装置とコンプレッサ運転中
の圧力に応動して流路の開度を制御する調整弁装置とを
備えた流量制御弁を有するものであるため、開閉弁装置
により電気入力を必要とせずに従来の電磁弁と同様の作
用をなすことができ、停止中も運転中と同様の圧力状態
を維持し、起動直後より運転安定時の最も効率のよい冷
却運転を可能としている。

さらに、従来はガス不足運転を来していた低外気温にて
も流路の開度を自動調整して適正な冷媒循環量を確保す
ることができ、低外気温から高外気温−ｚで適正な冷却
運転を可能にするものであるから、特に外気温変化の大
きな冷蔵庫等の冷凍装置として大きな省電力が可能にな
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍装置のシステム図、第２図は通常の
冷凍機油への冷媒溶解特性図、第３図は冷凍装置内の冷
凍機油に溶解する冷媒量の外気温変化図、第４図は本発
明一実施例による冷凍装置のシステム図、第６図は流量
制御弁の流路抵抗特性図、第６図は第１図の冷凍装置と
第４図の冷凍装置の減圧器抵抗特性図をそれぞれ示すも
のである。 １１・・・・・・ロータリーコンプレッサ、１６・・川
・コンデンサ、１７・・・・・・流量調整弁、１８・・
・・・・キャピラリチューブ（減圧器）、１９・・・・
・・エバポレータ、２０・・・・・・逆止弁、３０・・
・・・・開閉弁装置、３９・・・・・・調整弁装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 万力ｋＩ／　ｅｍｘ　ｇ 第３図 第４図 ０ ０　　２　　４１８／σ　　／？ 及力　Ａ枯う・ 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　コンプレッサ、コンデンサ、流量制御弁、減
   圧器、エバポレータ、逆止弁等を順次環状に連接して構
   成し、前記流量制御弁はコンプレッサの起動時の圧力変
   化で開路し、停止時の圧力変化で閉路する開閉弁装置と
   、コンプレッサ運転中の圧力に応動して流路の開度を制
   御する調整弁装置とを備えている冷凍装置。
2. （２）前記流量制御弁の開閉弁装置と調整弁装置とは直
   列回路に構成し、同一本体内に両弁装置を形成した特許
   請求の範囲第１項記載の冷凍装置。
3. （３）前記流量調整弁の開閉弁装置を作動する圧力変化
   は前記蒸発器とコンプレッサ間に介在した逆止弁の下流
   側の圧力変化である特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の冷凍装置。