JPS6229792A - 冷凍サイクル用差圧弁装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、冷凍サイクル回路を開閉制御する冷凍サイ
クル用差圧弁装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

冷蔵庫などで用いられる冷凍サイクルにあっては、圧縮
機の運転が停止するに伴い、高圧側の高温な冷媒が蒸発
器に流出して昇温させ、庫内を不用意に温度上昇させて
しまう問題をもっている。

そこで、こうした冷凍サイクルでは、差圧弁装置を使い
、圧縮機の吸込側圧力の変動、すなわち運転停止後、吸
込側圧力が逆流により高くなることを利用して、運転停
止中、高圧側の冷媒が蒸発器へ流れないようにすること
が行なわれている。

具体的には、従来、第８図に示すように凝縮器ａと蒸発
器すとの向上、凝縮器ａとキャピラリーチューブ（減圧
装置）Ｃとの間、あるいはキャピラリーチューブ（減圧
装置）Ｃと蒸発器すとの間に位置して差圧弁装置ｄを設
け、この差圧弁装置ｄと圧縮機ｅの吸込側との間にバイ
パス管ｆを接続して、吸込側圧力の変動から圧縮機ｅの
運転時、冷媒通路を開放させ、停止時、その冷媒通路を
閉じるようにしたもの、あるいは図示はしないが差圧弁
装置を圧縮機に内蔵して、密閉ケース内の高圧圧力と吸
込側圧力の圧力差で冷媒通路を開放、ならびに密閉ケー
ス内から低圧側へのガスリークで圧力をバランスさせて
冷媒通路を閉じることが行なわれている。

ところが、前者は差圧弁装置ｄのケーシングおよびバイ
パス管ｆが必要となる問題をもつ。しかも、接続個所が
多くなるために接続に際する工数が多く、コスト高にな
る他、接続箇所が多い分、冷媒のリークの発生となりや
すく、信頼性の点でも不利となる問題をもっている。そ
のうえ、前者はバイパス管ｆからの吸込側圧力、凝縮器
ａからでた圧力といった間接的な差圧を感知して動作す
るために、動作遅れがあり、応答性も良くない事情にあ
る。また、後者はガスリークで吸込側圧力を上昇させて
バランスさせる必要があるために、それに費やす分、動
作遅れが生じる問題をもっている。特に、圧縮機では効
率向上のために摺動部品のクリアランスを極めて小さく
定めていることから、停止直後、なかなか圧力がバラン
スせず、応答性が良いものではない。しかも、ケース内
の圧力が上昇しなければ差圧弁装置を作動させるために
必要な圧力がでないために、ケース内の圧力が上昇する
分、前者と同様、動作遅れを伴う聞届をもつ。

〔発明の目的〕

この発明はこのような問題点に着目してなされたもので
、その目的とするところは、コストの削減ならびに信頼
性の向上、さらには応答性に優れた冷凍サイクル用差圧
弁装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、ロータリ式圧縮機のシリンダに一端側がシ
リンダ内の高圧室と連通ずるとともに他端側かシリンダ
内の低圧室と連通ずる弁室を設け、この弁室内に前記シ
リンダ内の圧力差を受けて移動する弁体を設けるととも
に、この弁体が圧力差で移動する方向とは反対の方向へ
付勢する付勢部材を設け、前記弁室に、冷凍サイクル回
路につながり、前記圧縮機の運転時、前記弁体の圧力差
による移動により相互が連通ずるとともに、圧縮機の運
転停止時、前記付勢部材の復帰により相互が遮断される
接続ポートを設・けて差圧弁装置を構成することにより
、圧縮要素の一部をケーシングに活用しつつ、バイパス
管を必要とせず、シリンダの吐出側圧力、吸込側圧力と
いった応答性に優れる直接的な圧力から作動できるよう
にすることにある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を第１図ないし第５図に示す第１の実施
例にもとづいて説明する。第１図は冷蔵庫に使用される
冷凍サイクルを示し、１はロータリ式の密閉形圧縮機（
以下、単に圧縮機と称す）、２は凝縮器、３は差圧弁装
置、４はキャピラリーチューブ（減圧装置に相当）、５
は蒸発器、６ａは逆止弁である。そして、圧縮機１に凝
縮器２゜差圧弁装置３．キャピラリーチューブ４．蒸発
器５、逆止弁６ａが順次連結され、冷凍サイクル回路を
構成している。

ここで、圧縮機１の構造について説明すれば、６は密閉
ケース、７は、固定子７ａおよび回転子７ｂから構成さ
れる電動機部、８は圧縮機部である。圧縮機部８は、シ
リンダ９の両側にシリンダ９を挟むようにメインベアリ
ング１０およびサブベアリング１１を設置して、メイン
ベアリング１０およびサブベアリング１１で囲まれてな
るシリンダー９内にローラ１３を偏心回転自在に配する
。

そして、シリンダ９にシリンダー９内を低圧室（吸込側
）と高圧室（圧縮側）とに仕切るブレード１４をローラ
１３の外周面に対し進退自在に設けて構成される。なお
、１５はシリンダ９の低圧室に形成された吸入孔、１６
はその吸入孔１５に接続された吸入管、１７はメインベ
アリング１０の高圧室の壁部に形成された吐出孔、１８
はその吐出孔１７に配された吐出弁、１９はその吐出弁
１８を覆うようにメインベアリング１０の周側に設けた
バルブカバー、２０は密閉ケース６に連通接続された吐
出管である。そして、こうした圧縮機部８が密閉ケース
６内の左側に設置、ならびに上記電動機部７が密閉ケー
ス６内の右側に設置される他、圧縮機部８のローラ１３
と電動機部７の回転子７ｂとが回転軸２０ａで連結され
て、圧縮機全体を構成している。すなわち、圧縮機１は
電動機部７を動力源に駆動されるローラ１３によ５す、
゛　　　　夕 吸入管１６から冷媒を吸込み、これを圧縮して５吐出弁
１８．バルブカバー１９内を通じ密閉ケース６内に吐出
する他、その吐出ガスを吐出管２０から凝縮器２へ吐出
させることができる構造となっている。なお、吸込管１
６は蒸発器５に、吐出型２０は凝縮器２にそれぞれ接続
される。

そして、こうした圧縮機１の圧縮要素の一部であるシリ
ンダ９に上記差圧弁装置３が埋設されている。ここで、
この発明の要部となる差圧弁装置３の構造について説明
すれば、２１は、シリンダ９に高圧室ならびにブレード
１４と隣接して厚み方向に沿って形成された透孔である
。そして、このメインベアリング１０．サブベアリング
１１およびシリンダ９で囲まれる透孔２１にて差圧弁装
置３の弁室３ａを構成している。つまり、弁室３ａは圧
縮要素の一部をそのままケーシングに利用して構成され
る。そして、この透孔２１内に第４図および第５図でも
示すような軸部２４ａの両端部にピストン部２４ｂをそ
れぞれ連結してなるスプール２４（この発明の弁体に相
当）が軸方向沿いに移動自在に設けられている。また弁
室３ａのメインベアリング１０側の端部は、シリンダ９
内の高圧室に連通している他、弁室３ａのサブベアリン
グ１１側の端部は、シリンダ９内の低圧室に連通してい
て、シリンダ９内の吐出側圧力、吸込側圧力を直接、弁
室３ａの両端へ導くことができるようにしている。詳し
くは第２図および第３図に示すように、吐出側圧力を弁
室３ａに導く構造には、ブレード１４のメインベアリン
グ１０側の角部１０ａ（あるいは側面）に圧縮した冷媒
を受ける切欠部２２ａを設ける他、メインベアリング１
０のシール面上にその切欠部２２ａと弁室３ａのメイン
ベアリング１０側の端部とを連通する断面Ｖ字状の溝部
２２ｂを設けた構造が用いられ、また吸込側圧力を弁室
３ａに導く構造には、サブベアリング１１のシール面上
に、ブレード１４を横切り吸入孔１５と弁室３ａのサブ
ベアリング１１側の端部とを連通ずる断面Ｖ字状の溝部
２３を設けた構造が用いられ、こうした構造からスプー
ル２４をシリンダ９内の差圧（吐出側圧力、吸込側圧力
の圧力差）によりサブベアリング１１側へ駆動させるこ
とができるようにしている。なお、切欠部２２ａはブレ
ード８り（シリンダ９内に対し最大に突き出たとき一部
がシリンダ９内の高圧室に開口する位置に配置されてい
て、これによって高圧の冷媒を受入れるようにしている
。また弁室３ａのサブベアリング１１例の端部とそれに
対、向するピストン部２４ｂの端面との間には、スプリ
ング２７（この発明の付勢部材に相当）が介装されてい
て、スプール２４を先の圧力差で移動する方向とは反対
の方向に付勢している。そして、スプリング２７の弾性
力によって、圧力差が平衡となるに伴いスプール２４を
反対の方向へ移動させることができるようにしている。

一方、２５は第１の接続管、２６は第２の接続管である
（この発明の接続ポートに相当）。これら接続管２５，
２６は、先端開口が弁室３ａの軸方向の略中夫に臨む他
、後端が密閉ケース６の外部に延出するよ、うにして、
シリンダー９に並行に接続されている。

そして、このうちの第１の接続管２５が上記キャピラリ
ーチューブ４側に、また第２の接続管２６が凝縮器２側
にそれぞれ接続され、差圧により移動するスプール２４
で接続管２５と接続管２６との間（凝縮器２と蒸発器５
との間）の冷媒通路を、圧縮運転の停止に伴い閉じ、ま
た運転に伴い、開くことができるようにしている。すな
わち、第１の接続管２５．２６の配置ならびにスプール
２４のピストン部２４ｂ、２４ｂの長さの設定から、左
側のピストン部２４ｂをポート開閉部として、弁室３ａ
の両端に差圧（吐出側圧力と吸込側圧力との圧力に差）
が発生する圧縮機運転時、第４図に示すようにスプール
２４が左側へ移動して接続管２５．２６の相互を連通さ
せる他、冷媒の逆流から吐出側圧力と吸込側圧力との圧
力差が略なくなる圧縮運転停止に伴い、第５図に示すよ
うにスプリング２７の復帰力でスプール１４を右側へ移
動させて、接続管２５．２６の両者を遮断できるように
している。

つぎに、作用について説明する。今、電動機部７を励磁
する。これにより、回転子７ａから得られた回転力が回
転軸２０ａを介しローラ１３へ伝達され、圧縮運゛転す
る。すなわち、圧縮機１では吸入管１６から冷媒を吸込
む工程、冷媒を圧縮する工程、圧縮した後の冷媒をバル
ブカバー１９内を通じて密閉ケース６内に吐出する工程
、および密閉ケース６内から吐出管２０へ吐出する工程
が行なわれる。こうした運転が始まると、弁室３ａのメ
インベアリング１０側の端部に、ブレード１４の切欠部
２２ａ、溝部２２ａを通じ、シリンダ９内の高圧室の圧
力が直接加わると同時に、弁室３ａのサブベアリング１
１側の端部に、溝部２３を通じ、吸入孔１５側（低圧室
）の圧力（負圧）が直接加わってくる。そして、この圧
力差により、第４図に示すようにスプール２４が左側が
移動してくる。これにより、各接続管２５．２６はスブ
るために、極めて早く（瞬間）行なわれ、動作遅れなく
、圧縮機１の運転と同時に差圧弁装置３が開くこととな
る。そして、この開放に伴い先の吐出管２０から吐出し
た冷媒が凝縮器２．差圧弁装置３．キャピラリーチュー
ブ４．蒸発器５および逆止弁６ａを順次流れる。そして
、こうした冷媒の流れが運転中、継続し、冷蔵庫の庫内
を冷却することになる。

一方、庫内が所定の温度に達し、電動機部７に対する人
力が止まる、すなわち圧縮機１の運転が停止すると、停
止に伴うシリンダ９の高圧室（圧縮側）と低圧室（吸込
側）との両者の圧力バランスにより、弁室３ａの高圧圧
力が溝部２２ｂ、切欠部２２ａを通じシリンダ９の高圧
室へ逆流してくる。なお、シリンダ９内の圧力バランス
は、ブレード１４の先端とローラ１３の外周面とが線接
触であること、ローラ１３の外径とシリンダ９の内径と
の間のクリアランスが２０〜３０ｐと大きいために、高
圧室と低圧室との間で極めて早く行なわれるものであり
、このことに関しては周知である。これにより、弁室３
ａの両端の圧力は急激に略等しくなっていく。ここで、
スプリング２７には先の連通状態に伴い復帰力が蓄えら
れているから、弁室３における高圧圧力の低下に伴い、
いち早く（瞬間）、先のスプール２４を第５図に示すよ
うに右側へ移動させ、左側のピストン部２４ｂの外周面
で各接続管２５．２６の開口を閉塞させることとなる。

つまり、差圧弁装置３は、圧縮運転停止に伴い、動作遅
れなく閉じることになる。

そして、この閉じ動作はスプリング２７で継続され、凝
縮器２と蒸発器５との間上における冷媒の流通を断ち、
凝縮器２の蒸発器５に対する冷媒の流出を防止して、庫
内の不用意な温度上昇を解消する。

−かくして、差圧弁装置３は、シリンダ９の圧力差の直
接利用、さらにはスプリング２７の弾性力の利用により
、従来のような開き遅れ、閉じ遅れのない、確実な開閉
動作を約束できることとなる。

この結果、冷媒の凝縮器２がら蒸発器５に対する流出を
いち早く防止して、保冷効果を高めることができる。し
かも、密閉ケース１内の圧力が高くなりすぎないうちに
凝縮器２から蒸発器５へ冷媒を流すことができるので、
その分、冷却作用も早い利点をもつ。また、こうしたこ
とに加え、差圧弁装置３をシリンダー９（圧縮要素）に
埋設したことは、従来、必要とされたケーシングならび
にバイパス管は不要となる利点をもつ。しかも、リーク
の原因となる差圧弁装置３の接続個所も接続管２５．２
６といった２個所ですみ、ケーシングならびにバイパス
管が不要ことと併せ、コストを低減できる他、信頼性を
高めることができる。もちろん、差圧弁装置３をシリン
ダー９に埋設したことで、その分、冷凍サイクルを簡素
化できる他、機器の設置スペースを少なくすることがで
きる効果をもたらす。

なお、この発明は上述した第１の実施例に限らず、第６
図に示す第２の実施例、第７図に示す第３の実施例のよ
うにしてもよい。

すなわち、第２の実施例はメインベアリング１０（ある
いはサブベアリング１１）のローラ摺動面上、シリンダ
９の高圧室が高圧になればローラ１３により開口する部
位に、小孔３０を設け、これを弁室３の端部に連通させ
て、シリンダ９内の高圧圧力を差圧弁装置３に導くよう
゛にしたものである。このようにしても、第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。もちろん、その他の
手段を使って弁室３ａヘシリンダ９内の高圧圧力を導く
ようにしてもよい。

また第３の実施例に示すものは、シリンダ９の出口側に
差圧弁装ｇ１３の接続ポートを接続したものである。詳
しくは、接続ポートの一方を吐出管３２とし、−他方を
密閉ケース１内に開口する通路３３として、吸入管１６
から吐出管３２に渡り、凝縮器２．キャピラリーチュー
ブ４．蒸発器５を順次接続して、シリンダ９内の差圧か
ら圧縮１の出口側おける冷媒の流れを先の第１の実施例
と同様、制御したもので、このようにしても蒸発器５に
対する高温な冷媒の流入防止が望める。

なお、キャピラリーチューブ（減圧装置）と凝縮器との
間、ならびに圧縮機の出口側に差圧弁装置を配した例を
示したが、キャピラリーチューブと蒸発器との間に差圧
弁装置を配するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、圧縮要素の一部
を差圧弁のケーシングに活用しつつ、バイパス管を必要
とせずにシリンダ内の直接的な圧力差、および付勢部材
から、圧縮機の運転、運転停止に応動してず早く動作で
きるようになる。

この結果、開き遅れ、閉じ遅れをない動作を約束するこ
とができ、確実、信頼ある冷凍サイクルの制御を実現す
ることができる。しかも、ケーシングならびにバイパス
管が不要となること、さらには接続個所が減少すること
により、コストの削減ならびに信頼性の向上を図ること
ができ、コストの面、信頼性の面、応答性の面の３者に
優れる冷凍サイクル用差圧弁装置を提供することができ
る。そのうえ、冷凍サイクルを簡素化できる他、機器の
設置スペースを少なくすることができる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の第１の実施例を示し、
第１図は差圧弁装置を、ロータリ式圧縮機と共に示す断
面図、第２図は云の差圧弁装置へシリンダの圧力を導く
通路を、シリンダー廻りと共に示す平断面図、第３図は
その通路を構成するブレードの切欠部を示す斜視図、第
４図は差圧弁装置が開いた状態を示す断面図、第５図は
差圧弁装置が閉塞した状態を示す断面図、第６図はこの
発明の第２の実施例を示す平断面図、第７図はこの発明
の第３の実施例を示す断面図、第８図は従来の差圧弁装
置を使った冷凍サイクルを示す概略構成図である。 ｌ・・・ロータリ式圧縮機、３・・・差圧弁装置、３ａ
・・・弁室、９・・・シリンダー、１０・・・メインベ
アリング、１１・・・サブベアリング、１４・・・ブレ
ード、２４・・・スプール（弁体）、２５．２６，３２
゜３３・・・接続管、吐出管１通路（接続ポート）、２
７・・・スプリング（付勢部材）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 と１ 句 Ｃ幡 第６図 第７図 第８図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータリ式圧縮機のシリンダに一端側がシリンダ
   内の高圧室と連通するとともに他端側がシリンダ内の低
   圧室と連通する弁室を設け、この弁室内に前記シリンダ
   内の高圧室と低圧室との圧力差を受けて移動する弁体を
   設けるとともに、この弁体が圧力差で移動する方向とは
   反対の方向へ付勢する付勢部材を設け、前記弁室に、冷
   凍サイクル回路につながり、前記圧縮機の運転時、前記
   弁体の圧力差による移動により相互が連通するとともに
   、圧縮機の運転停止時、前記付勢部材の復帰により相互
   が遮断される接続ポートを設けてなることを特徴とする
   冷凍サイクル用差圧弁装置。
2. （２）弁室は、ロータリ式圧縮機のブレードに形成した
   切欠部、シリンダをシールするメインベアリングに形成
   した溝部を通じ高圧室の圧力が一端側に導かれる他、サ
   ブベアリングのシール面に形成した溝部を通じ低圧室の
   圧力が他端側に導かれることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の冷凍サイクル用差圧弁装置。
3. （３）弁室は、ロータリ式圧縮機のメインベアリングあ
   るいはサブベアリングのローラ摺動面に設けた小孔を通
   じ高圧室の圧力が一端側に導かれることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の冷凍サイクル用差圧弁装置
   。
4. （４）接続ポートは、凝縮器と蒸発器との間に接続され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の冷凍
   サイクル用差圧弁装置。
5. （５）接続ポートは、ロータリ式圧縮機の出口側に接続
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   冷凍サイクル用差圧弁装置。