JPS6353463B2 - - Google Patents

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
凍装置の改良に関する。

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→減圧器（以下キヤピラリーチユーブと呼
ぶ）→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つけて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、キヤビラリーチユーブ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圧力応動体（以下ベロ
ーズと呼ぶ）１２を配設している。前記ベローズ
１２の下端中央部にはベローズ１２を図中上方に
向つて付勢するコイルバネ１３を設け、その下方
には前記コイルバネ１３を保持し、ベローズ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。前記リテイアー１
４にはベローズ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とベローズ１２とを一
体的に取りつけるための凹部１５ａを設け、ベロ
ーズ１２をカシメにて一体的に狭着支持してい
る。また低圧側ケーシング１０にも入口管１０
ａ、出口管１０ｂ、弁座１０ｃを有し、略中央に
は外縁部にガス通路を形成する切り欠き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の過度の動きを規制するストツパ１９を低圧
側ケーシング１０に圧入固定して低圧側弁装置２
０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のベローズ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はベローズ１
２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１
７は開路状態になつている。一方低圧側弁装置２
０の低圧弁１８はエバポレータ７より流入するガ
ス流により吹き上げられて弁座１０ｃと離れ、ス
トツパ１９に当接する。ガスは低圧弁１８の外縁
部の切り欠き１８ａとストツパ１９の隙間より図
中矢印ａで示す如く支障なく流れ低圧側弁装置２
０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、キヤピラ
リーチユーブ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
低圧弁１８は自重で落下し弁座１０ｃに当接して
低圧側弁装置２０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
ベローズ１２の下方に設けたコイルバネ１３の付
勢力が両回路５ａ，５ｂの圧力差によりベローズ
１２に発生する力に打ち勝つてプランジヤ１５が
押し上げられ高圧側弁装置１７は閉路状態とな
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。

更にベローズ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２
０は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５
ｂ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が経過するとベローズ１２に作
用する高圧回路５ａと低圧回路５ｂとの差圧ΔP
とベローズ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ボール弁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。ベローズ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１３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
なりベローズ１２は下方に引き下げられ、プラン
ジヤ１５を介してベローズ１２に一体となつたボ
ール弁１６は下降し、高圧側弁装置１７が開弁し
正常な冷凍作用を行う。

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装置を介してエバポ
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。また冷凍装置が停止時の高圧側弁装置の閉
弁についてはベローズの下方にベローズを付勢す
るコイルバネを設けているので高低圧回路の差圧
の大きい停止時に近い液冷媒が通過中に閉弁でき
るので、ベローズ自身の付勢力にたよつている時
のようにスーパーヒートガスがエバポレータに混
入流出するような恐れは全くないなどの利点を有
するものである。

【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……ベローズ、１
３……コイルバネ、１６……高圧弁、１７……高
圧側弁装置、１８……低圧弁、２０……低圧側弁
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧容器型の密閉型圧縮機、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
   御弁等よりなり、前記流体制御弁は高圧弁並びに
   高圧回路を含む高圧側弁装置と、低圧弁並びに低
   圧回路を含む低圧側弁装置を一体的に構成し、前
   記高圧側弁装置は前記減圧器の上流側に、前記低
   圧側弁装置は前記エバポレータの下流側に各々介
   在接続され、前記高圧弁の可動側弁体は前記高圧
   回路と前記低圧回路との間に配置され、両回路を
   仕切り、圧力差に応動して伸縮する圧力応動体に
   取付けられ、前記圧力応動体はコイルバネにて高
   圧弁が閉成する方向に常時付勢され、かつ前記低
   圧弁は密閉型圧縮機からエバポレータへの冷媒の
   逆流を防ぐ逆止弁動作する構成とし、前記高圧側
   弁装置と前記低圧側弁装置は、圧力応動体を介し
   て熱交換関係に配置した冷凍装置。