JPS6325260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は密閉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ツサの如く高圧容
器型の密閉圧縮機（以下ロータリーコンプレツサ
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
ンプレツサの如く低圧容器型の密閉圧縮機（以下
レシプロコンプレツサと呼ぶ）に比べて冷凍装置
に封入する冷媒量が大巾に増加する。その一例と
して、普及型冷凍冷蔵庫ではレシプロ型の冷媒封
入量150ｇ程度に対して、ロータリー型では約250
ｇ程度となり50％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→キヤピラリーチユーブ→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、従つてエバポレータ
を加熱し大きな熱負荷となる欠点があつた。ま
た、第２流路として密閉容器→圧縮要素のシリン
ダ室→サクシヨンライン→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
があつた。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
ーコンプレツ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ツサを用いた
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
荷となるものであつた。そのため従来のレシプロ
コンプレツサに比べて約20％程度効率の高いロー
タリーコンプレツサを実際に冷凍冷蔵庫に取り付
けてJIS Ｃ 9607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５％程度の節電量でしかないものであつ
た。この消費電力量の低減量をロータリーコンプ
レツ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、冷凍装置のサクシヨンライ
ンにチエツ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
デンサ出口に設け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つた。

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
ンプレツ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ツサで、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ツサ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ツサ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、減圧器６、エバポレータ７、前記流体制
御弁５の低圧回路５ｂ、サクシヨンライン８、ロ
ータリーコンプレツサ１を順次環状に連結して成
る。前記流体制御弁５は高圧回路５ａ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５ａと低圧
回路５ｂとに仕切り、前記２回路の圧力に応動し
て伸縮するベロースよりなる圧力応動体１２を配
設している。前記応動体１２の下端中央部には圧
力応動体１２を図中上方に向つて付勢するコイル
バネＡ１３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イナー１４を
有している。前記リテイナー１４には圧力応動体
１２が低圧回路５ｂの圧力を正しく感知するため
の複数個の小孔１４ａ，１４ａ………が設けてあ
る。このリテイナー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
９ｃを有し、略中央には円柱状のプランジヤ１５
が上下に摺動自在に収納されている。前記プラン
ジヤ１５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。プランジヤ１５の下端にはプラ
ンジヤ１５の下端にはプランジヤ１５と圧力応動
体１２とを一体的に取りつけるための凹部１５ａ
を設け、圧力応動体１２をカシメにて一体的に挾
着支持している。また低圧側ケーシング１０にも
入口管１０ａ、出口管１０ｂ、前記低圧側ケーシ
ング１０の前記入口管１０ａに対向する位置に下
弁座１０ｃを有し、更に、この下弁座１０ｃに対
向する上部に、外縁部にガス通路を形成する切欠
き１８ａを設けたリーフ弁よりなる低圧弁１８を
移動自在に収納している。前記低圧弁１８の上方
には、低圧弁１８の上弁座１０ｄを形成した弁座
環１９を、前記低圧側ケーシング１０に圧入固定
している。更に、前記弁座環１９の上方に、外縁
部にガス通路を形成する切欠き２０ａを設けたリ
ーフ弁よりなるチエツクバルブ２０を移動自在に
収納している。また、前記チエツクバルブ２０の
動きを規制するストツパー２１を前記低圧側ケー
シング１０に圧入固定している。前記弁座環１９
の上面の前記チエツクバルブ２０に対向する部分
に、弁座２２を形成している。前記低圧弁１８
と、前記下弁座１０ｃを形成した前記低圧側ケー
シング１０面との間には、前記低圧弁１８を、上
方の前記上弁座１０ｄに押付ける方向に付勢する
バネＢ２３を設けている。更に、２４は前記圧力
応動体１２の下部の凹部１５ａの下面に溶着固定
され、前記リテイナー１４を貫通し、更に前記チ
エツクバルブ２０を貫通し、前記低圧弁１８に達
するロツドよりなる作動部で、低圧弁装置２５を
形成している。

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５の圧力応動体１２は高
圧回路５ａと低圧回路５ｂとの圧力差によつてコ
イルバネ１３を押し下げ、リテイナー１４に当る
まで伸張している。従つて高圧弁１６は圧力応動
体１２に一体的に取りつけられたプランジヤ１５
により、弁座９ｃに高圧回路５ａとエバポレータ
７内の圧力差とコイルバネ１３の付勢力の和によ
つて吸着されていたのが引き離されて高圧側弁装
置１７は開路状態になつている。一方低圧側弁装
置２５の低圧弁１８は、バネＢ２３によつて、上
弁座１０ｄ方向に付勢されていて、弁座１０ｃよ
り離れ、しかも、低圧弁１８の上面と作動部２４
とが、低圧弁１８と上弁座１０ｄとの間に間隙が
できる位置で、当接している。更にチエツクバル
ブ２０は、ガス流において吹き上げられて、弁座
２２より離れて、ストツパー２１に当接する。ガ
スは、低圧弁１８の外縁部の切欠き１８ａを通
り、弁座環１９を通過し、チエツクバルブ２０の
外縁部の切欠き２０ａとストツパー２１の間隙よ
り図中矢印ａで示す如く支障なく流れ低圧側弁装
置２５は開路状態となつている。従つて、ロータ
リーコンプレツサ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の高圧回路５ａ、減圧
器６、エバポレータ７、流体制御弁５の低圧回路
５ｂ、サクシヨンライン８、ロータリーコンプレ
ツサ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５の低圧回路５ｂ内の
チエツクバルブ２０は自重で落下し、弁座２２に
当接して、一応のガス流は停止する。

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３の図示しないシリンダ室
に流入し、さらにサクシヨンライン８へと流入
し、流体制御弁５の低圧回路５ｂに流入する（図
中矢印ｂで示す）ので、低圧回路５ｂ内の圧力は
急激に上昇し、高圧回路５ａの圧力と近似とな
る。前記両回路５ａ，５ｂ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５ａ，５ｂの圧力差により圧力応
動体１２に発生する力に打ち勝つてプランジヤ１
５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。更に、それ
と同時に、圧力応動体１２の下部の凹部１５ａの
下面に溶着固定された作動部２４も上方に引き上
げられて、下端が低圧弁１８に当接していたのが
離れ、同時に低圧弁１８は、バネＢ２３によつて
上弁座１０ｄに押し付けられる。その時には、作
動部２４の下端は完全に低圧弁１８より離れるた
め、低圧弁は確実に上弁座１０ｄに当接するの
で、洩れは完全に止まり低圧側弁装置２５を閉路
状態にする。その結果ロータリーコンプレツサ１
よりのスーパ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。

更に圧力応動体１２を上方に付勢するコイルバ
ネ１３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
コンプレツサ１が停止すると同時に低圧側弁装置
２５は一応の閉路状態となりロータリーコンプレ
ツサ１より逆流するスーパーヒートガスにより低
圧回路５ｂ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５ａ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が経過すると圧力応
動体１２に作用する高圧回路５ａと低圧回路５ｂ
との差圧ΔPと圧力応動体１２の有効面積Ｓによ
つて発生する力F_P（F_P＝ΔP×Ｓ）に対してコイ
ルバネ１３の付勢力F_Cが大きくなりプランジヤ
１５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５ａ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ツサ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ツサ
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で凝縮された液冷媒
がキヤピラリーチユーブ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１
３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５ｂの圧
力は瞬時に、低圧となり、圧力応動体１２は下方
に引き下げられ、プランジヤー１５を介して圧力
応動体１２に一体となつた高圧弁１６は下降し、
高圧側弁装置１７が開弁し、同時に作動部２４が
低圧弁１８を下方に押下げるので上弁座１０ｄと
の間に間隙ができ、正常な冷凍作用を行う。

また、本実施例では、低圧弁１８を上弁座１０
ｄに押付ける方向に付勢するバネＢ２３を設けて
いるが、低圧弁１８と、作動部２４が一体に形成
されていても、同一の効果を発揮するものであ
る。

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
とキヤピラリーチユーブ等の減圧器の間に接続
し、チエツクバルブ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ツサの間のサ
クシヨンラインに接続し、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
が停止中にはチエツ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
器内およびコンデンサ内のスーパーヒートガスが
サクシヨ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。従つて流体制御弁
の無いものに比べて節電効果を大とすると共に、
前記両弁装置を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。更に低圧側弁装置の開閉は、高圧側弁装置が
開弁時作動部が低圧弁と当接して開成し、また、
高圧側弁装置が閉弁時、作動部は低圧弁との当接
がなくなり逆流による圧力で低圧側弁装置を閉弁
するので、高・低圧側弁装置は、確実に連動して
作動し、かつ、作動時間も一定であるので安定し
た作動効果を得ることができるものである。ま
た、高圧側は圧力応動体により、低圧側は、圧力
応動体と連動して閉弁作用を行うので、取付状態
のいかんにかかわらず、確実な作動効果を得るこ
とができる。

【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
の流体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ツサ（密閉型圧縮
機）、４……コンデンサ、６……減圧器、７……
エバポレータ、５……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、２４……作動
部、２５……低圧側弁装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密閉型圧縮機、コンデンサ、減圧器、エバポ
   レータ、サクシヨンライン、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密閉型圧縮機からの逆
   流がエバポレータに流入するのを防止する方向に
   バネにて付勢された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
   設けられ高圧回路の圧力が低圧回路に比べ大なる
   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
   より高圧弁が開成時に低圧弁と当接して前記バネ
   の付勢力に抗して低圧弁を開成する圧力応動体に
   取付られた作動部とを備えた冷凍装置。