JPS5899651A - 冷凍装置 - 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】 本発明は高圧容器型の密閉型圧縮機を用いる冷凍装置に
関する。

一般的なロータリーコンプレッサの如く高圧容器型の密
閉圧縮機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ッサの
如く低圧容器型の密閉圧縮機（以下レシプロコンプレッ
サと呼ぶ）に比べて冷凍装置に封入する冷媒量が大巾に
増力口する。その−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１５０ｙ程度に対して、ロータ１
ノー型では約２５０ｐ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１０ｏｙのうち一部は高温
高圧のスーツく一ヒートガスとして、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？山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、高温高圧のスーツ（−ヒート
ガスとなり蒸発器に流入する。そして、その流入経路の
第１流路として密閉容器→凝縮器→絞り装置→蒸発器へ
と流入し、凝縮器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カニ、蒸発器との温度差は非常に
大きく、従って蒸発器を加熱し大きな熱負荷となる欠点
があった。また、第２流路として密閉容器→圧縮要素の
シリンダ室→サクションライン→蒸発器へと高温高圧の
スーパーヒートガスのマ壕流入し蒸発器を加熱し、これ
また大きな熱負荷となる欠点があった。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ッ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ッサを用いた冷
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
量に蒸発器に流入して大きな熱負荷となるものであった
。そのたメ従来のレシプロコンプレッサに比べて約２０
％程度効率の高いロータリーコンプレッサを実際に冷凍
冷蔵庫に取シつけてＪ　Ｉ　Ｓ　Ｃ９６０７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
であった。この消費電力量の低減量をロータリーコンプ
レッ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流路より蒸発器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
クションラインにチェックバルブを設ける方法やロータ
リーコンプレッサ内部にチェソクノくルブを設ける方法
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１ｏｔｌｂ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一電磁弁をコンデ
ンサ出口に設は冷凍装置−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
いるものであった。

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ッサ単
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。

以下図面にしたがい本発明の一実施例について説明する
。

１はロータリー型の圧縮機で、内部に逆止弁装置を備え
てい々いものである。冷凍装置は圧縮機１゜凝縮器、２
．流体制御弁３の第１弁装置３Ｍ、絞り装置４．蒸発器
・６．前記流体制御弁３の第２弁装置ａｂ、サクション
ライン６、圧縮機１を順次環状に接続して成る。前記流
体制御弁３は高圧回路Ａ側に介在される第１弁装置３ａ
と低圧回路Ｂに介在される第２弁装置３ｂとは一体に構
成されている。その第１弁装置３・ａは略円筒状の第１
弁室７、第１ポール弁８、第１人口ボート９、前記第１
弁室７の下面に形成した第１弁座１ｏと同上面に形成し
た第２弁座１１、第１の弁座１０の第１出力ポート１２
、第２弁座１３の連通ポート１３により構成し、前記第
１人口ポート９及び第１出ロポート１２にはそれぞれ第
１人ロバイブ１４、第１出ロバイブ１５が接続されてい
る。また、前記ボール弁８は第１弁室７を上下に摺動自
在に備えられ、第１ポール弁８の外径と第１弁室７の内
径は略同−に形成されている。まだ、前記第１人口ポー
ト９は第１ポール弁８が第１弁座１０に着座した状態の
時に第１ポール弁８下面と第１弁室７の下部とで形成さ
れる空間８ａに面して設けられている。

さらに、第２弁装置３ｂは第２弁室１６、第３弁座１７
、第２人口ポート１８、第２ボール弁１９、側部に開口
部２０を形成したストッパー２１、第２出力ポート２２
、及び、第２人口ポート１８に接続した第２人ロバイブ
２３、第２出力ポート２２に接続した第２出ロバイブ２
４より構成している。

そして、上記した第１．第２弁装置ｓａ、ｓｂは第２弁
室１６を形成する上ケーシング２５と、前記第１弁装置
３ａ及び第２の弁装置３ｂの上記した第１弁室７、第２
人口ポート１８　・・・・・等の主要部を形成したブロ
ック２６と、これを下面に気密固定した下ケーシング２
７とを組合せて構成し、かつ上、下ケーシング２５，２
７を、ろう付等により気密を保持している。なお、前記
下ケーシング２７には前記第１弁装置３ａの連通ポート
１３と第２弁室１６を連：通ずる第１貫通孔２８及び第
２弁装置３ｂのストッパ２１の下縁フランジ部２１ａを
前記ブロック２６とにより固定保持する第２貫通孔２９
が設けられている。また、液体制御弁３は第２出ロバイ
ブ２４を圧縮機１の吸引側に、第２人ロバイブ２３を蒸
発器６の出口に、第１出ロバイブ１５を絞り装置４に、
第１人ロバイブ１４を凝縮器２の出口にそれぞれ配管し
ている。

次に上記構成による冷凍装置の動作について説明する。

先ず、流体制御弁３の動作圧力について説明する。前記
流体制御弁３の第２弁装置３ｂは従来の逆止弁と同一で
あるため説明を省き、第１弁装置３ａについて説明する
。

第１人口ポート９の圧力Ｐ１．第１出ロポート１，２の
圧力Ｐ　連通ポート１３の圧力Ｐ３ζする。ま２ｇ た第１出ロポート１２断面積ａ１．連通ポート１３の断
面積ａノール弁８の断面積ａ　３　、第１ボール弁８の
自重Ｗとすると以下の式で表わされる。

第１ボール弁８が第１弁座１ｏに着座した状態から上方
へ摺動せしめられるときをＵ、第２弁座１１に着座した
状態から下方へ摺動せしめられるときをｄとすると、 Ｐ３ｕ＜Ｐｌｕ−ａ１／ａ３（Ｐｌｕ−Ｐ２）−Ｗ／ａ
３Ｐ３ｄ＞Ｐｌｄ−Ｗ／ａ２ のときに動作する。

本発明ではａ　１＝ａ２−０．０１ｍ　、　ａ　３＝Ｑ
　、　６ｃｒｌ　、Ｗ　＝ｏ、ｏｏｓに７としているた
め、例えば周囲温度３０’Ｃ１冷媒Ｒ−１２を使用する
とするとＲ１ｕ＝６　、５ＫｆＧ　。

Ｐ２−１．０Ｋ９ｋＧ、Ｐ１ｄ＝１０に７声であるから
、Ｐ３ｕ＜　６　、４に９／ｃｒ！　＋　Ｐ３　ｔｌ＞
　９．７に９／”’となる。

次に本装置の起動時の動作について説明する。

第１図は起動直前の状態を示したものであり、第３図の
イ点に相当する。この状態で圧縮機１を起動すると流体
制御弁３の第２弁装置３ｂは逆止弁であるため起動と同
時に第２ボール弁１９は吸い上げられストッパ２１に収
納され、ストッパ２１の側部開口部２０により低圧回路
Ｂは連通状態となる。一方、同時に、第２弁室１６と連
通した連通ポート１３及び、第１弁室アの第１ボール弁
８上方の圧力も降下し、起動後瞬間に６　、４に９／（
ｙｄより低く々る第３図の四点のたへ第１ボール弁８は
上方へ摺動せしめられ、第２弁座１１に圧着され連通ポ
ート１３を閉路する。これにょ込第２図の如く第１弁室
７と第２弁室１６は完全に圧力的に仕切られる。一方、
前記第１ボール弁８が上方へ摺動せしめられるため第１
出力ポート１２は開路され、第１の入口ポート９と第１
出ロポート１２が第１弁室７を介して第１人口ポート９
連通され高圧回路Ａ、低圧回路Ｂ共に連通される。

従って、圧縮機１より吐出された冷媒は凝縮器２、流体
制御弁３の第１弁装置３ａ、絞り装置４、蒸発器６、サ
クションライン６、流体制御弁３の第２弁装置３ｂ、圧
縮機１へと支障なく流れて冷凍作用を行なう。

次に冷凍装置の停止中の状態について説明する。

第２図は停止直前の流体制御弁３の状態を表わすもので
あり、第３図のハ点に相当する。この状態で、圧縮機１
が停止すると低圧回路Ｂ内のガス流が停止し、第２弁室
１６の圧力が高まり流体制御弁３の第２弁装置３ｂの第
２ボール弁１９は自重で落下し、第３弁座１７に着座し
て閉じ、第２弁装置３ｂを閉路状態と゛する。この時、
圧縮機１内のスーパーヒートガスは圧縮機１内の圧縮要
素を逆流し、前記流体制御弁３の第２弁装置３ｂの弁下
流側の第２弁室１６へと逆流し、第２弁室１６内は圧力
が急上昇する。しかし、第１図の如く第２弁装置３ｂは
閉路されているため、前記スーパーヒートガスが蒸発器
５内へ逆流入することを防止している。

また、前記流体制御弁３の第１弁装置３ａの連通ポート
１３は第２弁装置３ｂの弁下流側の第２弁室１６と連通
しているため、この圧力も急上昇する。この連通ポート
１３内の圧力が９　、７に９／ｃｒｌ　’Ｉで上昇する
と（第３図の二点）、前述の第１弁装置３ａの動作説明
からも明らかなように第１ボール弁８は下方へ摺動せし
められ、第１図の如く第１弁座１ｏに着座せしめられ、
第１出ロボート１２を閉路する。これにより凝縮器２内
のスーパーヒートガスが絞り装置４を通じ蒸発器６へと
流入することを防止している。なお、圧縮機１が停止後
は第１弁装置３とが閉路するまでの微少時間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、圧縮機１の大きさにもよるが冷凍装
置が停止後より約４６秒〜１分程度は凝縮器２で凝縮さ
れだ液冷媒が絞り装置４へ流入し正常な冷凍作用を行う
ので、それ以前に第１の弁装置３ａ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、このためには前記流体制御弁３の第
１弁装置３ａ、入口ポート９の圧力Ｐ１と連通ポート１
３の圧力との圧力差ｊが大きな時に第１弁装置３ａを閉
弁させる必要がある。

一方、運転時の前記圧力差ΔＰは外気温度が低くなる程
小さくなるため前記第１弁装置３ａを開弁させる圧力差
ΔＰを大きくとると運転状態でも前記第１弁装置３ａは
閉弁したままとなり、冷凍作用が行なえなくなる。この
点に関し、本発明では第１ボール弁８の大きさ、自重及
び連通ポート１３、第１出ロボート１２の断面積を適正
に選定するととにより、開弁時のΔＰ＝０．１に９に閉
弁時のΔＰ＝　０　、３　Ｋ９ｆｉｄと理想通りに簡単
な構成で可能としている。

以上の説明からも明らかであるように本発明による冷凍
装置は内部にボール弁を摺動可能に収納した略内筒状の
第１弁室、この弁室の相対向する面に形成した第１弁座
、第２弁座、前記ボール弁が第１弁座に着座した時に形
成される第１弁室の第１弁座側の空間部に連通ずる通路
を有する第１弁装置と逆止弁動作を行なう第２弁装置と
を備え、かつ第２弁装置の弁下流側を上記第２弁座に連
通せしめた流体制御弁及び、圧縮機、凝縮器、絞り装置
、蒸発器等で構成し、前記流体制御弁の第１弁装置の通
路と第１弁座を凝縮器と絞り装置との間に配管し、第２
弁装置を蒸発器と圧縮機との間に配管したものであるか
ら、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、第１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逆止弁機能を有する第２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第１
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、密閉容器内および凝縮器内のスーパーヒ
ートガスがサクションラインおよび減圧装置を介して蒸
発器に流入するのを防止する。従っ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洪にさらに流体制御
弁の弁装置の構成も非常に簡素であり、その動作特性の
選定もバネ等ではなくポート径、ポール弁径、ボール弁
自重の組倒聞装より行なうものであるから、そのバラツ
キも殆んどなく安価で精度の良いものを簡単に組立てる
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における冷凍装置の冷凍サイ
クル図で、起動直前の状態、第２図は第１図相当の停止
直前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。 Ａ・・・・・・高圧回路、Ｂ・・・・・・低圧回路、１
・・・・・・圧縮機、２・・・・・・凝縮器、３・・・
・・・流体制御弁、３ａ・・・・・・第１弁装置、３ｂ
・・・・・・第２弁装置、４・・・・・・絞り装置、６
・・・・・・蒸発器、７・・・・・・第１弁室、８・・
・・・・ボール弁、９・・・・・・第１人口ポート（ポ
ート）、１ｏ、１１・・・・・・第１．第２弁座。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部にボール弁を摺動可能に収納した略内筒状の第１弁
   室、この第１弁室の相対向する面に形成した第１弁座、
   第２弁座、前記ボール弁が第１弁座に着座した時に形成
   される第１弁室の第１弁座側の空間部に通じた通路を有
   する第１弁装置とこの第１弁装置の第２弁座に、弁下流
   側を連通し、かつ逆止弁機能を有する第２弁装置からな
   る流体制御弁及び、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器
   等で構成し、前記流体制御弁の第１弁装置の通路と第１
   −弁座を凝縮器と絞り装置との間に配管せしめ、第２弁
   装置を蒸発器と圧縮機との間に配管した冷凍装置。