JPH0656659U - ロータリー形圧縮機を用いた冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷凍運転初期の冷却能力を向上させ、エネルギ
効率の改善を計ると共に、リキッドハンマーと呼ばれる
現象がロータリー形圧縮機で起きないようにする。 【構成】ロータリー形圧縮機１、凝縮器３等を含む冷凍
回路に接続されたホットガスバイパス回路１２に、通電
時に開く第１弁装置１０ｃを設ける。一方、冷凍回路に
は、圧縮機１の高圧側及び凝縮器３の吸込側の間に、通
電の遮断時に閉じる第２弁装置１０ａ、１０ｂを設ける
と共に、圧縮機１のガス温度又は圧力を検出する検出部
８を弁装置とは別体に設ける。該第１、第２弁装置は、
検出部８が設定値以下のガス温度又は圧力を検出した時
に閉じて第１弁装置１０ｃに通電すると共に第２弁装置
１０ａ、１０ｂへの通電を遮断するスイッチ９に接続さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ロータリー形圧縮機を用いた冷凍装置に関し、特にロータリー形圧 縮機の冷凍能率を向上させるための新規な改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の冷蔵庫、製氷機等の冷凍機もしくは冷凍装置においては、レシプロ型圧 縮機が使用されているが、最近、省スペースの関係上、ロータリー形圧縮機を用 いるものが提案され始めている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

一般に、ロータリー形圧縮機はシェル内部が高圧側となる構造であるため、冷 凍機油（潤滑油）は高圧側にチャージされており、圧縮機を停止状態に放置して おくと、冷媒は圧縮機の油中に混合されて寝込み状態となることが一般的に知ら れている。このように、冷媒が油中に寝込んだ状態で圧縮機の作動を開始すると 、従来のレシプロ型のように圧縮機の油室が減圧されないため、冷媒が寝込んだ 状態のままの運転開始となり、冷凍サイクル中の冷媒が不足した状態となり（冷 媒チャージ量の少ない機械ほど影響が大である）、高圧圧力は容易に上昇しない 。その結果、低圧圧力も極度に低下すると共に真空運転現象を示すことにより冷 媒循環量は極めて少なくなる。

【０００４】 更に、圧縮機の高圧の上昇を遅くしている原因の一つに、圧縮機が常温状態で あると熱ボリュームも大きいため冷媒ガスを冷却すると共に、圧縮機のシェル内 が高圧側であることにより、シェル表面からの放熱も大となることがある。

【０００５】 前述の現象により、特に周囲温度が低いと、起動初期運転の冷却特性が悪く、 長時間の冷凍又は製氷運転となり、エネルギ損失も大きくなる。更に、前述の状 態で例えば製氷運転を行うと、蒸発器の入口側と出口側とで製氷部での氷形状が 大きく異なり、これは、低圧圧力が製氷開始時点から異常に低い圧力となり、蒸 発器入口側の温度（蒸発温度）が極めて低温となり、その反面、出口側の温度は それほど低下せず、蒸発器の入口、出口の温度バランスの悪い、スーパーヒート 状態となる。この結果、製氷部の入口側と出口側の氷の形状は大きく異なったも のとなり、製品歩留まりは極めて低くなっていた。

【０００６】 以上の現象は、機械周囲（環境）温度が低いほど明白となるが、室温１０℃前 後の状態でも発生する時があり、この室温１０℃での発生は従来の除氷サイクル の完了検知手段として用いられていた除氷検知サーモスタットの検出温度（４℃ 〜８℃）を超えており、この点では従来の制御方式で除氷サイクルスタートを行 っても前記の問題点は解決できない。即ち、除氷サーモスタットの設定温度を高 くしておくと、通常運転時でも除氷時間が長くなり、時間損失となると共に、除 氷時の低圧圧力が異常に高くなることがあり、圧縮機の耐久性に問題が出てくる 。

【０００７】 また、ロータリー形圧縮機は、レシプロ型圧縮機より軽量且つコンパクトであ るという長所を有しているが、ホットガスデフロスト（除氷）を行う製氷機にお いては、軽量であるが故に熱ボリュームが小さいという欠点がある。即ち、製氷 機の除氷サイクルでは、蒸発器にホットガスを流し氷を加熱して製氷室から氷を 離脱させるが、この除氷サイクルによって冷媒ガスは凝縮し、多量の液冷媒とし て圧縮機に吸入されるが、この液冷媒により圧縮機が冷却されることになる。こ の場合、従来のレシプロ型圧縮機より熱ボリュームの小さいロータリー形圧縮機 は早く冷却され、ホットガスパワーがレシプロ型のものに比較すると極めて弱い ものとなる。従って、低温時の除氷能力に多大の悪影響を与えることになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

従って、本考案は、以上の欠点を速やかに除去するための極めて好適な手段を 提供するもので、特に、冷凍運転初期の冷却能力を向上させ、製氷機の場合には 、低温時の製氷初回に蒸発器の入口側と出口側とで氷形状が大きく異ならないよ うにし、初期製氷サイクルが異常に長くなることを防止してエネルギ効率を改善 することを目的としている。

【０００９】 この目的を達成するために、本考案は、ロータリー形圧縮機と、凝縮器と、キ ヤピラリーと、蒸発器とを直列環状に接続した冷凍回路を有すると共に、該冷凍 回路に、前記圧縮機のホットガスを前記圧縮機に帰還させるためのバイパス回路 を接続してなる冷凍装置において、前記バイパス回路には、通電された時に開く 第１弁装置が設けられ、前記冷凍回路には、前記圧縮機の高圧側及び前記凝縮器 の吸込側の間に、通電が遮断された時に閉じる第２弁装置が設けられると共に、 前記圧縮機のガス温度又は圧力を検出する検出部が前記第１、第２弁装置とは別 体に設けられており、該第１、第２弁装置は、前記検出部が設定値以下のガス温 度又は圧力を検出した時に閉じて前記第１弁装置に通電すると共に前記第２弁装 置への通電を遮断するスイッチに接続されていることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

冷凍装置の運転状態において、圧縮機のガス温度又は圧力が設定値以下である ことを検出部が検出すると、スイッチが閉じて、同スイッチに接続された第１弁 装置に通電する。そのため、バイパス回路に設けられた該第１弁装置が開くので 、ホツトガスは圧縮機に帰還し、その昇温運転を行う。また、スイッチの閉成に より第２弁装置への通電が遮断されるため、該第２弁装置が閉じ、上述したホッ トガスが確実に帰還する。

【００１１】 この昇温運転により圧縮機のガス温度又は圧力が設定値以上に回復すれば、ス イッチが開き、第１弁装置に通電されなくなるため、該第１弁装置は完全に閉じ て、ホットガスは圧縮機に帰還せず、また、第２弁装置が開き、かくして冷却運 転が行われる。従って、冷凍装置に通電されない状態、即ち冷凍装置が停止した 状態においても、第１弁装置が完全に閉じている。

【００１２】

【実施例】 次に、本考案の好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明するが、 図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。 図１は冷凍回路を示し、図２は制御回路部を示しており、符号１で示されるも のはその外面に断熱材１ａを有するロータリー形圧縮機（以下、単に圧縮機とい う）であり、この圧縮機１の出口管１ｂに接続された第１接続手段２は冷却ファ ン４を有する凝縮器３に接続され、この凝縮器３はキャピラリー５及び蒸発器６ を経て前記圧縮機１の入口管１ｃに第２接続手段７を介して接続されている。前 記出口管１ｂ近傍の高圧管である第１接続手段２に設けられた検出部８はスイッ チ９（サーモスタット、電子式温度スイッチ、又は圧力スイッチ等からなる）に 接続され、この検出部８により冷媒ガス温度又は冷媒ガス圧力が検出され、その 検出値に応じて前記スイッチ９が作動するようになっている。

【００１３】 更に、第１接続手段２には、弁体としての三方弁１０の第１弁（第２弁装置） １０ａが接続され、第２弁（第２弁装置）１０ｂは前記凝縮器３に第３接続手段 １１を介して接続されると共に、前記三方弁１０の第３弁（第１弁装置）１０ｃ はホットガス管１２を介して前記キャピラリー５と蒸発管６とを接続する第４接 続手段１３に接続されている。ホットガス管１２は圧縮機１からのホットガスを 再び圧縮機１内に帰還させるためのバイパス回路を構成している。また、前述の 第１、第２、第３及び第４接続手段２、７、１１、１３は冷凍回路を構成してい る。

【００１４】 前記スイッチ９は、図２で示される制御回路部１４内に設けられ、このスイッ チ９の第１接点９ａは、接点１５ａ及び１５ｂと製氷機制御回路１５とに接続さ れ、接点１５ａは前記三方弁１０に直列に接続されると共に、接点１５ｂは冷却 ファン４に直列に接続されている。スイッチ９の第２接点９ｂは前記三方弁１０ に直列に接続されており、前記圧縮機１は貯氷スイッチ１６を介して電源側に接 続されている。

【００１５】 次に、以上の構成を有する本考案による冷凍装置の動作について説明する。 図示しない貯氷庫内に設けられた貯氷スイッチ１６が貯氷庫内に一定の氷がな いことを検出すると、貯氷スイッチ１６がオンとなり、圧縮機１は運転を開始し 、貯氷スイッチ１６がオフとなるまで運転は継続される。この時、スイッチ９の 検出部８の温度又は圧力等が設定値（温度の場合、５０℃〜６０℃）以上であれ ば、第２接点９ｂは開放され、第１接点９ａがオンとなり、三方弁１０には接点 ９ｂを介して通電されないので、第３弁１０ｃが閉じ、第１弁１０ａ及び第２弁 １０ｂが開いており、通常の製氷サイクルが継続される。しかし、検出部８の温 度が設定値以下であれば、第２接点９ｂはオンとなっているため、三方弁１０は 通電され、第１弁１０ａと第３弁１０ｃとが開通して、バイパス回路であるホッ トガス管１２にホットガスが供給され、圧縮機１、三方弁１０、蒸発器６のバイ パス運転としてのホットガス運転が行われ、圧縮機１は、圧縮機のモータ（図示 せず）から発生する熱及び冷媒ガスの圧縮工程による発熱により加熱され、断熱 材１ａにより効果的にシェル温度を上昇させることができる。また、この際、前 記三方弁１０の第２弁１０ｂは、ホットガスサイクル運転時（バイパス運転時） には凝縮器３側へ冷媒が流入することがないよう閉弁されている。

【００１６】 前述の構成は、述べるまでもないことであるが、冷凍装置の高圧側で最も放熱 量の大きい凝縮器３へ冷媒ガスが流入（凝縮器３の温度が冷媒の飽和圧力又は温 度より低い圧力又は温度であれば冷媒は凝縮器３で液化する）することを防止し 、凝縮器３内及び各接続管１１等内に残存する冷媒はキャピラリー５を経て蒸発 器６内の圧力まで低下し、冷媒量の殆どをホットガスサイクル運転（バイパス運 転）に使用することができる。

【００１７】 次に、冷媒ガスの温度（圧力）が上昇し、検出部８の温度（圧力）が設定値以 上になると、スイッチ９の各接点９ａ、９ｂの通電状態は切り替わり、接点９ａ のみがオンとなって製氷サイクル運転が開始される。

【００１８】 この製氷開始時点においては、冷媒の高圧圧力も正常値になっているため、製 氷機の場合には製氷第１サイクル目から氷形状の良好な氷を得ることができる。 また、ホットガスサイクル運転時（バイパス運転時）においても、凝縮器３側に 冷媒が残留しにくいため、圧縮機の熱ボリュームが小さいハンディキャップを十 分に補うことができ、通常サイクルの除氷不能、除氷時間のずれこみ、エネルギ の過消費、除氷時間のずれこみによる製氷した氷の過融解等の余計な現象を排除 することができる。

【００１９】 また、本考案を冷蔵庫に実施した場合、除霜サイクルの短縮化が計れ効率的な 除霜を行うことができる。 更に、図３は本考案による冷凍装置の他の実施例を示すもので、弁体を形成す る前記三方弁１０の第１弁部（第２弁装置）１０ｄ及び第２弁部（第１弁装置） １０ｅで構成し、第１弁部１０ｄは前記圧縮機１と凝縮器３との間に配設されて 、凝縮器３への冷媒供給のオン、オフを制御すると共に、第２弁部１０ｅは前記 圧縮機１と蒸発器６との間に配設されて蒸発器６及び圧縮機１自体への冷媒の供 給及び帰還のオン、オフを制御している。従って、ホットガスサイクル運転時（ バイパス運転時）には、第１弁部１０ｄを閉弁し、第２弁部１０ｅを開弁するこ とにより所要の動作が行われ、前記三方弁１０と同様の機能を備えていることが 分かる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案によるロータリー形圧縮機を用いた冷凍装置は、以上のような構成と作 用とを備えているため、圧縮機が常温状態であっても急速に圧縮機を加熱し、シ ェル温度を上昇させてから製氷運転に移行するため、高圧圧力が正常サイクルと 同等となり、製氷開始時点で極度に低圧圧力が低下せず、製氷機の場合には、蒸 発器の入口側と出口側とで氷形状が実質的に異なることがなく、実質的に同一形 状の商品価値の高い氷が得られ、歩留まりを十分に向上させることができる。製 氷初期サイクルから正常な製氷時間で製氷運転ができ、エネルギ効率が向上する 。また、いわゆるエアコン、カーエアコン等においては、立ち上がり時の除湿効 果、除霜効果及び冷却効果を急速に向上させることができる。

【００２１】 更に、圧縮機停止時にその高圧側と低圧側とがバイパス回路を介して連通して いると、蒸発器に液冷媒が多量に溜まり寝込むため、圧縮機の起動時に多量の液 冷媒が戻り、リキッドハンマーと呼ばれている現象を起こして、圧縮機の寿命が 短くなるが、本考案明によれば、圧縮機のガス温度又は圧力の検出部をバイパス 回路にある弁装置と一体に設けるのではなく、冷凍回路に設けたので、圧縮機の 停止時に同弁装置は閉じており、上述した欠点は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に従ってロータリー形圧縮機を用いた冷
凍装置の実施例の冷凍回路を示す系統図。

【図２】図１の冷凍装置の制御回路図。

【図３】図１の冷凍装置の別の実施例を示す系統図。

【符号の説明】 １ ロータリー形圧縮機 １ａ 断熱材 １ｂ 出口管 １ｃ 入口管 ２ 第１接続手段 ３ 凝縮器 ４ 冷却ファン ５ キャピラリー ６ 蒸発器 ７ 第２接続手段 ８ 検出部 ９ スイッチ １０ 三方弁（弁体） １０ａ 第１弁（第２弁装置） １０ｂ 第２弁（第２弁装置） １０ｃ 第３弁（第１弁装置） １０ｄ 第１弁部（第２弁装置） １０ｅ 第２弁部（第１弁装置） １１ 第２接続手段 １２ ホットガス管（バイパス回路） １３ 第３接続手段 １４ 制御回路部 １５ 製氷機制御回路 １６ 貯氷スイッチ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータリー形圧縮機(１)と、凝縮器(３)
   と、キヤピラリー(５)と、蒸発器(６)とを直列環状に接
   続した冷凍回路を有すると共に、該冷凍回路に、前記圧
   縮機のホットガスを前記圧縮機(１)に帰還させるための
   バイパス回路(１２)を接続してなる冷凍装置において、
   前記バイパス回路(１２)には、通電された時に開く第１
   弁装置(１０ｃ；１０ｅ)が設けられ、前記冷凍回路に
   は、前記圧縮機(１)の高圧側及び前記凝縮器(３)の吸込
   側の間に、通電が遮断された時に閉じる第２弁装置(１
   ０ａ、１０ｂ；１０ｄ)が設けられると共に、前記圧縮
   機(１)のガス温度又は圧力を検出する検出部(８)が前記
   第１、第２弁装置とは別体に設けられており、該第１、
   第２弁装置は、前記検出部(８)が設定値以下のガス温度
   又は圧力を検出した時に閉じて前記第１弁装置(１０
   ｃ；１０ｅ)に通電すると共に前記第２弁装置(１０ａ、
   １０ｂ；１０ｄ)への通電を遮断するスイッチ(９)に接
   続されていることを特徴とするロータリー形圧縮機を用
   いた冷凍装置。