JPS625064A - 冷凍サイクル装置 - 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〕 この発明は圧縮機に凝縮器および蒸発器を順次連結して
なる冷凍サイクル装置の改善に関する。

〔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装置にあっては、
圧縮機の運転が停止するに伴い、圧縮機の高圧側の高温
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
た冷凍サイクル装置では、差圧弁を使って、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
流により急速に高くなることを利用して、圧縮機が停止
したとき凝縮器と蒸発器との間の冷媒通路を閉じる他、
圧縮機が運転中、冷媒通路を開き、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６図に示すように凝縮器ａと蒸発
器すとの間上、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ｄを設け、
この差圧弁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、作動に必要な吸込側圧力を差圧弁ｄへ導く
ようにしたものが用いられ、吸込側圧力の・変動から差
圧弁ｄを通じ凝縮器ａと蒸発器すとの間の冷媒通路を開
閉するようにしていた。

ところが、こうした差圧弁ｄを凝縮器ａと蒸発器すとの
間上にそのまま設ける構造は、差圧弁ｄを１つの製品と
したものを使用しなければなら′い他、差圧弁ｄが圧縮
機ｅから離れるために、どうしても差圧弁ｄのケーシン
グおよびバイパス管ｇが必要となる問題をもつ。このた
め、コスト的に高くつく。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、この点からもコスト高
になる不具合がある。またこうした接続箇所が多いこと
はその分、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、差圧弁ｄは、バイパス管ｆから導かれる吸込
側圧力および凝縮器ａから出た圧力の間接的な差圧を感
知して動作するために応答性も良くない事情にある。

〔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、コストの削り 減ならびに信頼性の向上、さらには応答性ぼ良い差圧弁
をもつ冷凍サイクル装置を提供することにある。

〔発明の概要〕 すなわち、この発明は圧縮機を構成する圧縮要素に、圧
縮機の吐出側圧力および吸込側圧力の圧力差に応じ凝縮
器と蒸発器との間の冷媒通路を開閉する差圧弁を埋設す
ることで、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圧縮機の吐出側圧力
、吸込側圧力の直接的な差圧の感知から差圧弁を作動で
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図に示す一実施例に
もとづいて説明する。第５図は冷蔵庫に使用される冷凍
サイクル装置の概略構成を示し、１はロータリ式の密閉
形圧縮機、２は凝縮器、３は差圧弁、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、冷凍サイクルを構成している。そして、上記差
圧弁３が上記密閉形圧縮機１の圧縮要素に埋設され、そ
の構造が第１図に詳しく示されている。

ここで、差圧弁３廻りの構造について説明する前に密閉
形圧縮機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
ー９の両側にシリンダー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
シリンダー室内にローラ１３を偏心回転自在に配する。

そして、シリンダー９にシリンダー室を吸込側と圧縮側
とに区画するブレード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はシリンダー９の吸込側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の圧縮側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」二記電動機部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、密
閉形圧縮機１は電動機部７を動力源に駆動されるローラ
１３により、吸入管１６から冷媒を吸込み、゛これを圧
縮して吐出弁１８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１６は蒸発
器５に、吐出管２０は凝縮器２にそれぞれ接続される。

そして、こうした密閉形圧縮機１の圧縮要素の一部であ
るシリンダー９に上記差圧弁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３の構造について説明
すれば、２１は、シリンダー９上、バルブカバー１９の
空間部の直下に位置する他、シリンダー室に隣接して厚
み方向沿いに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３の弁室を構成して
いる。つまり、弁室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３図および第４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２
４が軸方向沿いに移動自在に設けられている。また、透
孔２１の中央と対向するメインベアリング１０の壁部に
はバルブカバー１９内と透孔２１とを連通ずる小孔２２
か穿設されている他、サブベアリング１１のシール面上
には溝部２３・が第２図で示すように透孔２１の中央と
対向する部位から上記吸入孔１５に渡り、シリンダー室
の形状にならって刻設されていて、圧縮機部７の吐出側
圧力、吸込側圧力を直接、透孔２１の両端へ導くことが
できるようにしている。つまり、吐出側圧力、吸込側圧
力の差圧（圧力差）から、スプール２４°を透孔２１の
軸方向沿いに駆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
。これら接続管２５．２６は先端開口が上記透孔２１の
中央に臨む他、後端が密閉ケース６の外部に延出するよ
うにシリンダー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、差圧で移動するスプール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、運転停止時、閉じ、また運転中、開くことがで
きるようにしている。すなわち、圧縮機部８が運転して
吐出側圧力と吸込側圧力との圧力に差が発生すると、ス
プール２４が第４図に示すように左側へ移動して接続管
２５．２６の相互を連通させ、また圧縮機部８が停止し
て冷媒のリークおよび逆流から吐出側圧力と吸込側圧力
との圧力差が小さくあるいはその差がなくなると、スジ
４−ル２４が第３図に示すように右側へ移動して接続管
２５．２６の両者を左側のピストン部２４ｂの外周面で
閉塞させるようにしている。こうした開閉は第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の大きさの設定によってなされている。

なお、２７は左側のピストン部２４ｂとそれに対向する
透孔２１の°端部との間に介装ざまた、開閉時期を定め
る、すなわち最適な時期に開閉させるためのスプリング
である。

つぎに、このように構成された冷凍サイクル装置の作用
°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
を介してローラ１３へ伝達され、圧縮運転する。すなわ
ち、密閉形圧縮＃＆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、差圧弁３に小
孔２２を通じ、バルブカバー１９内の上昇する吐出側の
圧力（吐出孔１８からでた直後の圧力）が加わると同時
に、溝部２３を通じ、吸入孔１５側の吸入側の圧力（負
圧）が加わってくる。

そして、圧力差がスプール２４の抵抗を越える、すなわ
ち右側のピストン部２４ｂに加わる吐出側圧力をＰｌと
し、左側のピストン部２４ｂに加わる吸込側圧力をＰ２
とし、またスプリング２７のばね定数、スプール２７の
摺動抵抗といった抵抗値をＡとしたとき、Ｐｌ−Ｐ２　
＞Ａに達すると、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
スプール２４の空間部を介し相互が連通ずる。つまり、
差圧弁３が開く。そして、この開放に伴い先の吐出管２
０から吐出した冷媒が凝縮器２．差圧弁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、すなわち密閉形圧縮機１の運転が停止する
と、停止に伴い圧縮機部８の隙間を通じ密閉ケース６内
の冷媒ガスが吸入孔１５を含め低圧側へリークならびに
逆流してくる。これにより、先のＰ２が急速に上昇し、
またその上昇分、Ｐｌが低下してくる。そして、このＰ
ｌとＰ２との関係が、Ｐｌ−Ｐ２　＜Ａとなるとき、今
まで左側に有ったスプール２４が第３図に示すように右
側に移動して、左側のピストン部２４ｂで各接続管２５
．２６の開口を閉塞する。つまり、差圧弁３が閉じる。

そして、密閉形圧縮機１が長時間停止するに伴い、ｐ、
−ｐ２となって、その差圧弁３の閉塞を継続し、凝縮器
２と蒸発器５との間上における冷媒の流通を断つことに
なる。これにより、運転停止後における密閉形圧縮機１
の高圧側の冷媒（高温）の蒸発器５に対する流出を防止
して、庫内の不用意な温度上昇を解消する。

ここで、従来の差圧弁によると、コストの面。

信頼性の面および応答性の面が良くないことが指摘され
る。

しかしながら、この発明によると、先に述べたようにシ
リンダー９（圧縮要素）に差圧弁３を埋設している。こ
のことは、従来、差圧弁に必要とされていたケーシング
は、シリンダー９をケーシングとして利用することがで
きるがら不要で、またバイパス管も不要にとなることが
わかる。しかるに、ケーシングならびにバイパス管が不
要になる分、コストを低減させることができる。しかも
、差圧弁３は密閉形圧縮機１の吐出側圧力および吸込側
圧力で直接動作するから、バイパス管が不要になったこ
とと合せて接続個所としては従来に比べ、接続管２５．
２６といった２個所ですみ、接続にかかる工数の軽減か
らもコストを低減できる他、リークの原因となる接続個
所の削減化から信頼性を高めることができる。そのうえ
、差圧弁３は密閉形圧縮機１の吐出側圧力および吸込側
圧力を感知して動作するので、応答性に優れる利点をも
ち、その分、確実に冷媒の流通を制御することができる
効果をもたらす。もちろん、差圧弁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利点
もある。

なお、上述した一実施例では差圧弁の応答性が最も良く
なるよう、圧力の上昇が早いバルブカバー内の圧力を差
圧弁に導くようにしたが、密閉ケース内の圧力を導くよ
うにしてもよい。もちろん、その他、圧縮機の吐出側圧
力を瑯くようにしてもよい。またスプールを使った差圧
弁に限らず、たとえばベローズを使った差圧弁などを用
いてもよシール面に設けてもよい。なお、溝部はシリン
ダー又はベアリングが焼結合金の場合であっても、型で
造形することができるので、工程上、問題はない。

また、上述した一実施例ではＰ２が早く昇圧できるよう
逆止弁６ａを用いた冷凍サイクルを採用したが、必ずし
も必要としない。

また、上述した一実施例ではこの発明をロータリ式の密
閉形圧縮機に適用した一例を示したが、これに限らずレ
シプロ式の密閉形圧縮機にも適用することができる。加
えて、一実施例ではキャピラリーチューブ（減圧装置）
と凝縮器との間に差圧弁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間に差圧弁を配しても
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
とせずに圧縮機の吐出側圧力、吸込側圧力の直接的な感
知から差圧弁を動作できるようになる。

この結果、ケーシングならびにバイパス管が不要となる
こり、さらには接続個所が減少することにより、コスト
の削減を図ることができるとともに、信頼性の向上を図
ることができる。しがも、差圧弁は圧縮機の圧力を直接
的に感知するために応答性が良く、コストの面、信頼性
の面、応答性の面に優れる冷凍サイタル装置を提供する
ことができる。また差圧弁が圧縮要素に埋設したことで
、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利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないしｍ５図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は差圧弁を、圧縮機の構造と共に示す断面図、第２図
はその差圧弁に吸込側圧力を導く通路を、シリンダー廻
りと共に示す平断面図、第３図はその差圧弁が閉塞した
状態を示す断面図、第４図はその差圧弁が差圧を受けて
開いた状態を示す断面図、第５図は冷凍サイクル装置を
示す概略構成図、第６図は従来の差圧弁を使った冷凍サ
イクル装置を示す概略構成図である。 １・・・密閉形圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・差圧
弁、５・・・蒸発器、９・・・シリンダー（圧縮要素）
、２４・・・スプール。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２！ｉ！！！ 第３図 フ 第５図 第４図 ＾ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機に凝縮器および蒸発器を順次連結してなる冷凍サ
   イクル装置において、前記圧縮機を構成する圧縮要素に
   、圧縮機の吐出側圧力および吸込側圧力の圧力差に応じ
   前記凝縮器と前記蒸発器との間の冷媒通路を開閉する差
   圧弁を埋設したことを特徴とする冷凍サイクル装置。