JPH0333982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高圧容器型の密閉型圧縮機を用いる冷
蔵庫、冷凍庫、冷蔵、冷凍シヨーケース等の冷凍
装置用の流体制御弁に関する。

従来例の構成とその問題点 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。従来例を示す第１図にて説明するとそ
の第１流路Ａとしてロータリーコンプレツサａの
密閉容器ｂ→コンデンサｃ→キヤピラリーチユー
ブｄ→エバポレータｅへと流入する。このときの
スーパーヒートガスは、コンデンサｃ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ｅとの温度差は非常に大きく、
従つてエバポレータｅ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Ｂとして密閉容
器ｂ→圧縮要素ｆのシリンダ室→サクシヨンライ
ンｇ→エバポレータｅへと流入する。このときの
スーパーヒートガスは高温高圧のスーパーヒート
ガスのまま流入してエバポレータを加熱するため
第１流路Ａ以上に大きな熱負荷となる欠点があつ
た。なおこの、密閉容器ｂ内の高温高圧ガスがシ
リンダ室ｆに流入するのは、現在するロータリー
コンプレツサａ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
けて日本工業規格JIS C9607電気冷蔵庫及び電気
冷凍庫の消費電力量試験にて測定した場合には効
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流路Ａ、第２流路Ｂ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Ｂを改善する方法で、冷凍
装置のサクシヨンラインｇにチエツクパルプｈを
設ける方法であるが、前記第１流路Ａ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Ａを改善する方法として考
えられる方法は、電磁弁ｉをコンデンサｃの出口
に設け冷凍装置の運転に連動して開閉する手段が
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
の欠点を有していた。

発明の目的 本発明は運転中に開路し、停止中に閉路する流
体制御弁（弁装置）を冷凍装置の運転・停止によ
る急激な変化を生じる個所のシステム圧力で作動
させることにある。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の冷凍装置
は、ロータリーコンプレツサと、コンデンサと、
流体制御弁と、減圧器と、エバポレータと、逆止
弁を途中に介在するサクシヨンラインとを備え、
前記流体制御弁は、内部を前記コンデンサと前記
減圧器とに連通した第１室と前記逆止弁の下流側
で前記サクシヨンラインに連通した第２室に分割
し前記第１室の圧力と前記第２室の圧力との圧力
差により応動する圧力応動部材と、前記第１室に
おける前記減圧器への冷媒の流出路に形成される
弁座と、前記圧力応動部材と別体に構成され前記
ロータリーコンプレツサの停止時に前記圧力応動
部材の付勢力で前記弁座に押し付けられる弁と、
前記弁を開閉方向に移動自在に収容する収容部
と、前記弁を前記弁座に吸着せしめる圧力差によ
る力より強い力で前記弁を前記圧力応動部材に押
し付ける押付部材とを有している。

かかる構成によりロータリーコンプレツサの運
転中は蒸発圧力と同等の低圧力が、停止中には高
圧側とバランスして高圧力が作用する逆止弁下流
側のサクシヨンライン圧力が流体制御弁の第２室
の圧力応動部材下面に作用し、流体制御弁の第１
室内はロータリーコンプレツサの運転、停止に圧
力変化が比較的小さな部分の圧力が作用する位置
に介在せしめており、流体制御弁の弁は第２室内
圧力が低圧力のとき開き、高圧力のときに閉じる
ように動作するもので、ロータリーコンプレツサ
の停止中には流体制御弁及び逆止弁が閉路し、高
圧側のスーパーヒートガスがエバポルータに流入
することを防止するものである。

実施例の説明 以下に反発明の第１の実施例について第２図を
用いて説明する。１はロータリーコンプレツサ
で、密閉容器２内には圧縮要素３と図示しない電
動要素で構成されている。冷凍装置はロータリー
コンプレツサ１、コンデンサ４、流体制御弁５の
上方に位置する第１室５ａ、キヤピラリーチヤー
ブ６、エバポレータ７、エバポレータ７よりサク
シヨンライン９へ冷媒が流れる時に開路する逆止
弁８、サクシヨンライン９、ロータリーコンプレ
ツサ１を順次環状に連結して冷凍サイクルを構成
している。流体制御弁５の下方に位置する第２室
５ｂはサクシヨンライン９に枝管９ａを介して連
結されている。流体制御弁５は第１のハウジング
１０と第２のハウジング１１により外殻１２を構
成し気密を保持している。前記第１のハウジング
１０には入向管１０ａと出口管１０ｂおよび、ボ
ール弁１３を収容する凹陥１４ａを形成したブロ
ツク１４を有している。このブロツク１４には凹
陥１４ａ底部に弁座１４ｂを形成し、かつ、該凹
陥１４ａの側壁上部には複数の連通孔１４ｃ，１
４ｃ…が第１室５ａと凹陥１４ａとを連通するよ
う貫通され、ボール弁１３と弁座１４ｂにて弁装
置１５を構成している。さらに前記ボール弁１３
はプレート１３ａに固着されている。このプレー
ト１３ａは周縁上面を第１のハウジング１０の下
面に当接し、周縁下面を第２ハウジング１１の上
面に当接して両者にはさまれ、流体制御弁５内を
第１室５ａと第２室５ｂに完全に遮断し、両室５
ａ，５ｂの圧力差にて変位する圧力応動部材１６
（以下ダイヤフラム１６という）上に載置されて
いる。１３ｂはプレート１３ａをダイヤフラム１
６上に押付ける押付スプリングである。

このダイヤフラム１６は弁装置１５を閉路する
方向に付勢する付勢力をそれ自体に有している。

一方、第２室５ｂはダイヤフラム１６と圧力導
入管１１ｂを有する第２のハウジング１１より形
成され、第２のハウジング１１の略中央は平坦に
形成され前記ダイヤフラム１６の過度の動きを規
制すると共に破損を防止するリテイナー部１１ａ
としての機能を有する寸法で成形されている。そ
して、当然ではあるが、前記圧力導入管１８の第
２室５ｂ側の先端はリテイナー部１１ａより上方
に突出しない構造としている。

次に上記構成による動作について説明する。

先ず運転中について述べる。ロータリーコンプ
レツサ１より吐出された高温高圧の冷媒はコンデ
ンサ４で放熱され、高圧液冷媒となつて流体制御
弁５の入口管１０ａを経て第１室５ａに流入し、
ダイヤフラム１６の上面には高圧圧力が作用して
いる。この時第２室５ｂ内は低圧力の吸入圧力が
枝管９ａ及び導入管１１ｂを通じて導入されてい
るため、ダイヤフラム１６下面には低圧圧力が作
用している。その結果、ダイヤフラム１６は弁装
置１５を閉路する方向へ付勢する付勢力をそれ自
体に有しているが、圧力差によりダイヤフラムを
下方へ付勢する付勢力は前記ダイヤフラム１６自
体の付勢力よりはるかに大であり、ダイヤフラム
１６は第２のハウジング１１のリテイナー部１１
ａに接する位置迄下方に押付けられている。従つ
て、押付スプリング１７にてプレート１３ａは常
にダイヤフラム１６に押付けられているため、ボ
ール弁１３は弁座１４ｂから引離され、弁装置１
５は開路されている。これにより、液冷媒は連通
孔１４ｃ，１４ｃ…を通つて出口管１０ｂよりキ
ヤピラリチユーブ６に流入し、減圧されエバポレ
ータ７で蒸発し、逆止弁８、サクシヨンライン９
を通つて、ロータリーコンプレツサ１へと連続的
に循環する。

次に停止中の作用について述べる。ロータリー
コンプレツサ１が停止すると密閉容器２内の高温
高圧の冷媒ガスは圧縮要素３のメカニカルシール
部より図示しないシリンダ室へ流入し、サクシヨ
ンライン９を通つて逆止弁８へと逆流する。この
逆流により逆止弁８は閉路するのでサクシヨンラ
イン９の圧力は密閉容器２内の圧力と同等になる
まで急激に上昇し、前記サクシヨンライン９に抜
管９ａ、導入管１８を介して連通されている第２
室５ｂ内の圧力も同じく急上昇し、第２室５ｂと
第１室５ａの圧力は略同等となる。そうするとダ
イヤフラム１６自体の付勢力によりボール弁１３
は弁座１４ｂへと押し付けられ弁装置１５は閉路
するのでエバポレータ７への冷媒の流れも停止さ
れる。次にサモースタツト等により運転が再開さ
れるとサクシヨンライン９の圧力が急激に低下す
るので流体制御弁５の第２室５ｂの圧力も急激に
低下し、ダイヤフラム１６は再びリテイナー部１
１ａに接する迄ダイヤフラム１６自体の付勢力に
抗して下り、ボール弁１３は押付スプリング１３
ｂにより下方へ押付けられ弁装置１５は開弁し、
冷媒をキヤピラリーチユーブ６へと流し、正常な
冷凍作用を行なう。ここで、押付スプリング１３
ｂについて詳述すると、冷却運転の停止中には流
体制御弁５の第１室５ａ、第２室５ｂ共に高圧力
にバランス維持されている。一方、出口管１０ｂ
内はエバポレータ７と同一の低圧力にバランス維
持されている。従つて弁装置１５においては弁座
１４ｂとボール弁１３のシート面に上記高低圧力
の圧力差が作用し、ボール弁１３は弁座１４ｂに
吸着している。この状態で運転が再開されると第
２室５ｂ内の圧力は急激に降下し、ダイヤフラム
１６は下方へ変位するが、ボール弁１３には停止
中と同一の吸着が生じている。つまり、押付スプ
リング１３ｂの付勢力はボール弁１３を弁座１４
ｂに吸着せしめる圧力差による力より大なるよう
に装置されており、ボール弁１３はプレート１３
ａと共に吸着力に係わらず常にダイヤフラム１６
の変位に同期して変位せしめ、弁装置１５を開
路、閉路するものである。従つて、流体制御弁５
のダイヤフラム１６に作用する圧力は第１室５ａ
内が常に高圧力、第２室５ｂ内は運転中に低圧
力、停止中に高圧力となるロータリーコンプレツ
サ特有のサクシヨンライン９の停止弁８の下流側
圧力と連通し、運転・停止により急激な変化を示
す圧力であるため、運転・停止に伴ないダイヤフ
ラム１６は確実に変位し、弁装置１５が開閉する
もので、運転中には正常冷却作用に対し何ら支障
とならず、停止中にはエバポレータ７を弁装置１
５と逆止弁８により高圧側から完全に分離し、常
に低圧力を維持できるものである。

次に第１の実施例と同一の動作を行ない、逆止
弁を流体制御弁１０５と一体に構成した例につい
て第３図に従い第２の実施例として説明する。

第３図に示す流体制御弁１０５はその第１室１
０５ａを初めとして第２図に示す第１の実施例と
同一構造であるため、同一符号をつけることによ
り説明を省略し、異なる第２室１０５ｂ及びサク
シヨンライン９の配管についてのみ説明する。

第２室１０５ｂは第１室１０５ａ下方のダイヤ
フラム１６と第２出口管１７ａを備えた第２のハ
ウジング１７及び第２入口管１８ａを備えた第２
ブロツク１８により形成されている。そして、内
部には中央に貫通孔１９ａを形成し、ダイヤフラ
ム１６に接近して配置してある。第２ブロツク１
８には上方に複数の垂下した指片２０ａを有する
円筒状のリテイーナ２０と、このリテイーナ２０
内に収納された外周に流路を形成したリーフ弁２
１を備え、このリーフ弁２１及び、第２ブロツク
１８上面に形成した弁座１８ｂとにより逆止弁２
２を構成している。

第２入口管１８ａはサクシヨンライン９のエバ
ポレータ７側に、第２出口管１７ａはサクシヨン
ライン９のロータリーコンプレツサ１側にそれぞ
れ接続されている。従つて、流体制御弁１０５の
第２室１０５ｂ内はサクシヨンライン９の一部と
なり、第２室１０５ｂ内は逆止弁２２の下流の圧
力が作用するものである。

流体制御弁１０５の動作は第１の実施例と同一
である。またこの第２の実施例においては運転中
には第１室１０５ａを高温の高圧液冷媒が流れ、
第２室１０５ｂ内には低温の低圧ガス冷媒が流れ
るため、ダイヤフラム１６を介して相方の冷媒が
熱交換され、高温の高圧液冷媒が過冷却される。
これにより冷却性能上の向上を図れるものであ
る。

また、第１室１０５ａを上方に、第２室１０５
ｂを下方に一体に構成しているため、ダイヤフラ
ム１６の上面には常に液冷媒が存在し、第二室１
０５ｂのガス冷媒との熱交換が確実に行なわれる
ものである。

次に第１、第２の実施例で説明したダイヤフラ
ム１６は、それ自体に弁装置１５を開方向に付勢
する付勢力をもたせたものであるが、所望の付勢
力のバラツキを補正したり、あるいはより作動圧
力の精度を向上する際には、弁装置を閉路する方
向に付勢する調整バネを配置することが望まし
い。

以下このような流体制御弁を使用した例を第３
の実施例として第４図に示し説明する。

第４図において冷凍装置の構成及び配管並びに
流体制御弁３０５の弁装置１５の構成は第３図に
示す第２の実施例と同一なので、同一部分には同
一番号を付してある。

第２室３０５ｂ内には第２のハウジング３１７
の開口周縁に設けた段部３１７ｂに係当してダイ
ヤフラム３１６の過度の動きを規制するストツパ
３１９と、ダイヤフラム３１６の付勢力を調整す
る調整バネ２３とを収納している。調整バネ２３
の下端は第２ブロツク１８外週上面に、上端はス
トツパ３１９下面に当接している。調整バネ２３
の内部空間にはリテイーナー２０、リーフ弁２１
を順次配置している。

前記調整バネ２３は、第２のハウジング３１７
に第２のブロツク１８を嵌合し、その接合位置を
上下に移動させて、調整バネ２３のバネ力を調節
した後ロー付等により気密を保持するとともに第
２のハウジング３１７と第２のブロツク１８を固
着するもので、ダイヤフラム３１６自体の付勢力
のバラツキをこの調整バネ２３の付勢力にて微調
整し、吸収するものである。また、弁装置１５が
開閉するときのダイヤフラム３１６に作用する圧
力差、つまり作動圧力差の設定をダイヤフラム３
１６自体の付勢力に係わらず任意に設定すること
を可能にするものである。

以下に弁装置１５の作動圧力差について第５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
同時に第２室３０５ｂ内の逆止弁２２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第２室３０５ｂの圧力は
急激に上昇する。この時、弁装置15はまだ開路状
態でありコンデンサ４と第１室３０５ａの圧力は
等しく徐々に降下する。停止後微小時間ｔが経過
するとダイヤフラム３１６に作用する第１室３０
５ａと第２室３０５ｂとの差圧ΔPとダイヤフラ
ム３１６の有効面積Ｓによつて発生する力F_P（F_P
＝ΔP×Ｓ）に対して調整バネ２３の付勢力F_Cが
大きくなりダイヤフラム３１６が押し上げられ弁
装置１５は閉路状態となる。この時点より出口管
１０ｂの圧力は急激に低下する。この圧力低下に
よりボール弁１３は更に弁座１４ｂ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、弁装置１５が閉路する迄の微小時間ｔ
は約30秒以下が望ましい。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、それ以前に弁装置１５を閉弁すれば
良いためである。前記微小時間ｔをできるだけ小
さくするには前記差圧ΔPが大きな時に弁装置１
５を閉弁させることである。しかし前記弁装置１
５を閉弁させる差圧ΔPを大きく設定しすぎると、
冬季の如く気温の低い時には運転中のコンデンサ
４の圧力とエバポレータ７の圧力との差は小さい
ので弁装置１５を開弁させるに十分な圧力差が得
られず、前記弁装置１５はロータリーコンプレツ
サ１の運転いかんにかかわらず閉弁したままとな
り冷凍作用不能状態となつてしまう。家庭用冷凍
冷蔵庫での理想的な差圧ΔPの設定値は２±0.2
Kg／cm²程度でありこのような場合ダイヤフラム
３１６の製造上のバラツキを補正するために調整
バネ２３により作動圧力差の調整が可能である。
また冷凍装置の起動時には第２室３０５ｂの圧力
は瞬時に低圧となりダイヤフラム３１６は下方に
引き上げられ、ボール弁１３は下降し、弁装置１
５が開弁し正常な冷凍作用を行う。

発明の効果 以上説明したように本発明による冷凍装置は、
ロータリーコンプレツサと、コンデンサと、流体
制御弁と、減圧器と、エバポレータと、逆止弁を
途中に介在するサクシヨンラインとを備え、前記
流体制御弁は、内部を前記コンデンサと前記減圧
器とに連通した第１室と前記逆止弁の下流側で前
記サクシヨンラインに連通した第２室に分割し前
記第１室の圧力と前記第２室の圧力との圧力差に
より応動する圧力応動部材と、前記第１室におけ
る前記減圧器への冷媒の流出路に形成される弁座
と、前記圧力応動部材と別体に構成され前記ロー
タリーコンプレツサの停止時に前記圧力応動部材
の付勢力で前記弁座に押し付けられる弁と、前記
弁を開閉方向に移動自在に収容する収容部と、前
記弁を前記弁座に吸着せしめる圧力差による力よ
り強い力で前記弁を前記圧力応動部材に押し付け
る押付部材とを有しているので、ロータリーコン
プレツサの運転、停止によるサクシヨンライン内
の急激な圧力変化を利用することにより、確実な
流体制御弁の弁の開閉を可能にしており、運転中
には何ら冷却作用の支障を来さず、また、停止後
すみやかに流体制御弁を閉路し、高温高圧のスー
パーヒートガスがエバポレータに流入して熱負荷
の増加となるようなことを防止できるものであ
る。従つて、冷凍装置としての大幅な効率向上を
可能とすることができ、また、圧力変化に応動す
るものであるため制御回路や制御電気入力を全く
必要とせず、きわめて信頼性の高い冷凍装置を提
供できるものである。

また、弁と弁を弁座に押し付ける圧力応動部材
とを別体に構成し、弁を収容部に弁の開閉方向に
移動自在に収容させたもので、弁と圧力応動部材
とに位置ずれが生じたり、圧力応動部材が弁を弁
座の方向に正確に押し付けることができなくて
も、圧力応動部材が弁を押し付ける力に弁座方向
の成分があれば、弁は収容部を弁座に向かつて移
動し、弁に弁座を閉塞させることができるので、
確実にエバポレータへの冷媒の流れを停止させる
ことができ、製作上の制約が少ない。

また、流体制御弁の弁を弁座に吸着せしめる圧
力差による力より強い力で弁を圧力応動部材に押
し付ける押付部材とを有しているので、弁を圧力
応動部材の変位に同期して変位させることがで
き、ロータリーコンプレツサの起動時に遅れるこ
となく流体制御弁の弁は確実に開動作する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す冷凍装置のシステム図、
第２図は本発明の冷凍装置の第１の実施例を示す
要部断面図を含むシステム図、第３図は第２の実
施例による冷凍装置の要部断面図を含むシステム
図、第４図は第３の実施例による冷凍装置の要部
断面図を含むシステム図、第５図は第３の実施例
による冷凍装置のシステム圧力変化図である。 １……ロータリーコンプレツサ、４……コンデ
ンサ、５，１０５，３０５……流体制御弁、５
ａ，１０５ａ，３０５ａ……第１室、５ｂ，１０
５ｂ，３０５ｂ……第２室、６……キヤピラリー
チユーブ（減圧器）、７……エバポレータ、８，
２２……逆止弁、９……サクシヨンライン、１３
……ボール弁、１３ｂ……押付スプリング（押付
部材）、１４ａ……凹陥（収容部）、１４ｂ……弁
座、１６，３１６……圧力応動部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータリーコンプレツサと、コンデンサと、
   流体制御弁と、減圧器と、エバポレータと、逆止
   弁を途中に介在するサクシヨンラインとを備え、
   前記流体制御弁は、内部を前記コンデンサと前記
   減圧器とに連通した第１室と前記逆止弁の下流側
   で前記サクシヨンラインに連通した第２室に分割
   し前記第１室の圧力と前記第２室の圧力と圧力差
   により応動する圧力応動部材と、前記第１室にお
   ける前記減圧器への冷媒の流出路に形成される弁
   座と、前記圧力応動部材と別体に構成され前記ロ
   ータリーコンプレツサの停止時に前記圧力応動部
   材の付勢力で前記弁座に押し付けられる弁と、前
   記弁を開閉方向に移動自在に収容する収容部と、
   前記弁を前記弁座に吸着せしめる圧力差による力
   より強い力で前記弁を前記圧力応動部材に押し付
   ける押付部材とを有する冷凍装置。