JPH0362986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍システムに係り、更に詳細には
圧縮機より凝縮器へ流れる高圧のガス状冷媒の流
れを制御する排出弁及びバツフル組立体に係る。

従来の技術 多くの冷凍システムはエバポレータ及び凝縮器
に加えて、エバポレータより低圧のガス状冷媒を
吸引しこれを高圧に圧縮しその高圧のガス状冷媒
を凝縮器へ供給する一つの圧縮機を含んでいる。
冷凍システムの運転中には幾つかの好ましからざ
る過渡条件が存在する。例えば遠心圧縮機に於て
は、かかる好ましからざる過渡的条件の一つは、
冷媒が逆流し、これにより冷凍システムに効率が
低下され、また冷凍システムの種々の構成要素に
対し潜在的な害が及ぼされるサージ条件である。

遠心圧縮機に於ける他の一つの過渡的条件は、
冷媒の負荷が小さいことにより複圧縮機型冷凍シ
ステムの運転が一時的に停止された後に冷凍シス
テムが始動される際に発生する。複数個の圧縮機
のうちの一つが始動される際には或る確立された
圧力水頭が存在することがあり、この確立された
圧力水頭により圧縮機を始動させるためには過剰
のトルクが必要とされる。例えば遠心圧縮機に於
ては、或る確立された圧力水頭に抗して圧縮機を
始動させればその圧縮機をフル回転速度にもたら
すことができない。

更に他の一つの好ましからざる過渡条件は、主
として少なくとも二つの圧縮機を有する冷凍シス
テムに関係するものである。この過渡条件は一つ
の圧縮機が運転状態にあり且他の圧縮機の運転が
停止されている場合に生じる。運転状態にある圧
縮機により運転が停止されている圧縮機へ向けて
又は該圧縮機を経て冷媒が逆流せしめられること
がある。またかかる条件は一つの圧縮機のみしか
有しない冷凍システムに於ても発生することがあ
る。

これらの好ましからざる過渡条件の発生を防止
する現在の試みとして、圧縮機と凝縮器との間に
排出逆止弁を設け、これにより圧縮器の始動時に
於ける或る確立された圧力水頭の影響を排除し、
また圧縮機を経て冷媒が逆流することを防止する
方法がある。

しかしかかる従来の排出逆止弁には幾つかの欠
点がある。その欠点の一つは、弁がサージ条件下
に於て開弁位置と閉弁位置との間に繰返し激しく
運転するということである。このことにより弁が
早期に破損し、また圧縮機の運転中に好ましから
ざる騒音が発生される。

また現在の逆止弁に於ける他の一つの欠点は、
弁が冷媒の流れに対する障害として作用すること
に起因して圧縮機と凝縮器との間に好ましからざ
る大きい圧力降下を発生するということである。
冷媒が弁内を流れるために従わなければならない
回りくどい通路により大きい圧力降下が発生され
る。

更に従来の逆止弁の他の一つの問題は、それら
が圧縮機より凝縮器へ流れる冷媒に対するバツフ
ルとしての機能を果さないということである。こ
のことにより、高圧の流入する流れを例えばシエ
ル内の熱交換チユーブの間及びチユーブ凝縮器の
間へ導くべく、独立のバツフル部材を形成し、そ
れを凝縮器内に配置することが必要とされる。

発明の概要 本発明の一つの目的は、冷凍システム用の改良
された排出弁を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、冷凍システム用の
排出弁及びバツフル組立体を提供することであ
る。

本発明の更に他の一つの目的は、サージ条件又
は部分負荷条件下に於て排出弁の弁要素が繰返し
運動することを防止することである。

本発明の更に他の一つの目的は、圧縮機の始動
時に於ける或る確立された圧力水頭による影響を
排除することである。

本発明の更に他の一つの目的は、圧縮機内の逆
流を防止することである。

本発明の更に他の一つの目的は、圧縮機と凝縮
器との間における大きい圧力降下を実質的に排除
することである。

本発明の更に他の一つの目的は、排出弁との組
合せに於てバツフルの機能を果す排出弁及びバツ
フル組立体を提供することである。

本発明の一つの形態に於ては、流体の流れを受
ける入口と、流体の流れを供給する出口と、出口
を閉ざす閉弁位置と出口を開く開弁位置との間に
運動し得る弁部材と、弁部材が開弁位置にある時
には該弁部材を解除可能に保持する機構とを含む
流体排出弁組立体が得られる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

実施例 添付の第１図に、対応するモータ１６及び１８
により駆動される二つの圧縮機１２及び１４を含
む複圧縮機型冷凍システム１０が図示されてい
る。圧縮機１２及び１４は互いに同一の又は互い
に異なる容量の圧縮機であつてよく、それぞれ凝
縮器２４と流体的に連通接続された排出導管２０
及び２２を有している。同様に圧縮機１２及び１
４はそれぞれエバポレータ３０と流体的に連通接
続された吸入導管２６及び２８を有している。本
明細書に於ては、本発明を複圧縮機型冷凍システ
ム１０について説明するが、本発明は単一圧縮機
型冷凍システムにも適用されてよいものである。

第２図及び第３図に於て、本発明の排出弁及び
バツフル組立体３２が凝縮器２４及び圧縮機１２
との関連で図示されている。同様の排出弁及びバ
ツフル組立体３２が圧縮機１４にも設けられてよ
く、それらの組立体は機能及び構造が同一である
ので、これより本発明を圧縮機１２との関連に於
てのみ説明する。エバポレータ３０は第２図及び
第３図に於ては図示されてはおらず、典型的な冷
凍システムに一般に組込まれる膨張装置も図示さ
れていない。凝縮器２４はシエル３４を含んでお
り、該シエルはその内部に支持され加熱されるべ
き流体を供給する複数個の熱交換チユーブ３６を
収容している。また凝縮器２４は孔３８を有して
おり、その孔に排出弁及びバツフル組立体３２が
装着されている。組立体３２は孔３８に気密的に
嵌合されており、また環状装着支持体４０により
固定されている。尚気密嵌合は例えば溶接等の如
き任意の好適な手段により達成されていてよい。

排出弁及びバツフル組立体３２は排出導管２０
と流体的に連通接続された入口４２と、凝縮器２
４の内部に開口する出口４４とを有している。入
口４２及び出口４４は本発明による弁導管４６の
両端部を構成する。

更に組立体３２はバツフル及びシールド装置４
８を含んでおり、該装置は端壁５２により一端を
閉ざされた実質的に連続的な側壁５０を含んでい
る。装置４８は弁導管４６の出口４４より隔置さ
れ且これと整合されている。また装置４８は二つ
の支持アーム５６及び吸入パイプ７６により第２
図及び第３図に示されている如く所定の位置に固
定されており、二つの支持アーム５６及び吸入パ
イプ７６は互いに120°隔置されている。パイプ７
６は端壁５２に溶接されている。装置４８に対す
る追加の支持を行うべく構造部材５４が使用され
てもよい。

端壁５２にはカラー軸受５８が任意の好適な態
様にて固定されており、軸受５８は通気室６２に
開口するボア６０を内部に有している。通気室６
２はエンドプレート６４により閉ざされている。

更に組立体３２は第２図に示されている如く出
口４４に当接して装着された弁プレート６６を含
んでいる。弁プレート６６はそれが出口４４を閉
じる第２図の閉弁位置と、それが出口４４を開く
第３図の開弁位置との間に移動し得るようになつ
ている。弁プレート６６にはボア６０内に摺動可
能に受入れられた弁軸６８が一体に連結され又は
一体に形成されている。弁プレート６６は支持ア
ーム５６を受入れるための孔７０を有している。
孔７０の形状は、支持アーム５６がそれに密に摺
動嵌合するよう、支持アーム５６の形状に対する
補形をなし且該形状よりも僅かに大きいことが好
ましい。弁プレート６６を閉弁位置へ付勢するば
ね６９がカラー軸受５８の周りにて端壁５２と弁
プレート６６との間に介装されている。

弁軸６８は軸線方向通気通路７２と、該通気通
路と連通し、また第２図に示されている如く弁プ
レート６６がその閉弁位置にある時には凝縮器２
４の内部と連通する少なくとも一つの半径方向通
気通路７４とを有している。軸線方向通気通路７
２は通気室６２に開口している。吸入パイプ７６
は通気室６２と連通接続されており、弁プレート
６６に設けられた孔７８を貫通して延在してい
る。孔７８の形状は吸入パイプ７６がそれに密に
摺動嵌合するよう吸入パイプ７６の形状に対する
補形をなし且該形状よりも僅かに大きく設定され
ている。吸入パイプ７６は気密的に孔８０を貫通
して延在し、圧縮機１２に接続されている。吸入
パイプ７６の他端はエバポレータ３０、吸入導管
２６、又は圧縮機１２のガイドベーン（図示せ
ず）の背後の如き低圧領域に接続されなければな
らない。第２図及び第３図に示されている如く、
吸入パイプ７６は圧縮機１２の吸入側に接続され
ており、その途中に吸入パイプ７６の連通を選択
的に制御するソレノイド弁８２が設けられてい
る。ソレノイド弁８２はモータ１６と電気的に接
続されており、これによりモータ１６へ通電が行
われるとソレノイド弁８２にも通電が行われ、こ
れにより吸入パイプ７６が連通されるようになつ
ている。モータ１６への通電が停止されると、ソ
レノイド弁８２への通電も停止され、これにより
吸入パイプ７６の連通が遮断される。かくしてモ
ータの始動時にはソレノイド弁８２が開弁し、モ
ータの運転停止時にはソレノイド弁８２が閉弁さ
れる。或いはソレノイド弁８２は冷凍システムの
ためのマイクロコンピユータ（図示せず）により
独立に作動されてもよい。

本発明の作動を説明する目的で、圧縮機１４が
作動しており、これによりエバポレータ３０より
ガス状冷媒を吸引してこれを圧縮し、高圧のガス
状冷媒を凝縮器２４へ供給しているものと仮定す
る。更に圧縮機１２が停止されており、その弁プ
レート６６が第２図に示された閉弁位置にあるも
のと仮定する。この場合弁プレート６６はばね６
９により閉弁位置へ付勢されている。更にモータ
１６は作動していないので、ソレノイド弁８２は
消磁されており、吸入パイプ７６の連通が遮断さ
れている。かかる状況に於ては、軸線方向通気通
路７２及び半径方向通気通路７４により凝縮器２
４の内部と通気室６２との間の圧力が等しくされ
る。閉弁位置に於ては、半径方向通気通路７４は
開かれた状態にあつて凝縮器２４の内部と連通し
ている。しかし開弁位置に於ては、第３図に示さ
れている如く、半径方向通気通路７４はボア６０
の内部側壁面により凝縮器２４との連通を実質的
に遮断された状態にある。

今冷媒の負荷が圧縮機１２をオンラインにする
必要があるような負荷であると仮定すれば、圧縮
機１４の作動により或る確立された圧力水頭が存
在する。圧縮機１２に於て確立された圧力水頭の
その始動中に於ける影響を排除すべく、弁プレー
ト６６はばね６９により閉弁位置に維持される。
更に通気通路７２及び７４が凝縮器２４と連通さ
れていることにより、圧縮機１２が或る速度にな
るまで弁プレート６６が早期に開弁することが防
止される。かくしてモータ１６へ電流が供給され
ると、圧縮機１２はそれに存在する圧力水頭に適
合するよう迅速に或る速度にもたらされ、モータ
１６への通電と共にソレノイド弁８２が励磁され
て吸入パイプ７６が連通される。

明瞭化の目的で、これ以降使用される言葉につ
いて定義又は説明する。如何なる冷凍システムの
場合にも、圧縮機はエバポレータよりガス状冷媒
を吸引又は吸入する吸引源又は吸入源である。従
つて「吸引」、「吸入」、「吸引する」、「吸入する」
という言葉は同一の事柄をし、相互に置換えられ
てよいものである。更に「真空」という言葉は絶
対真空を意味するのではなく、真空に似た状態を
意味する。かくして「真空」、「真空に似た」、「真
空に近い」、「部分的な真空」、「低圧源」という言
葉は、それらが実質的な量の流体が除去された空
間を説明するために使用される場合には同一の事
柄を意味する。

第２図に於て、圧縮機１２がばね６９のばね力
に打勝ち、これにより弁プレート６６を閉弁位置
より第３図に示された開弁位置まで駆動するに十
分な高圧のガス状冷媒の流れを排出導管２０及び
入口４２を経て流すよう或る速度になるまで、弁
プレート６６はばね６９により閉弁位置に維持さ
れる。弁プレートが一旦位置へ駆動されると、半
径方向の通気通路７４がボア６０の内壁面により
凝縮器２４との連通より効果的に遮断される。ソ
レノイド弁８２がモータ１６と共に励磁されるの
で、吸入パイプ７６は通気室６２吸入源（この場
合図には示されていないガイドベーンより下流側
に於ける圧縮機１２の吸入側である）と連通接続
する。圧縮機１２により与えられる吸入効果によ
り、通気室６２は実質的に脱気されて空気や他の
流体を除去され、これにより真空状態又は真空に
近い状態が創成される。通気室６２及び通気通路
７２，７４を経て圧縮機１２により与えられる吸
入作用により、第３図に示されている如く弁プレ
ート６６が下方へ開弁位置へ引寄せられる。圧縮
機１２により与えられる吸入力はばね６９により
与えられるばね力よりも大きく、これにより弁プ
レート６６が開弁位置に維持される。

吸入パイプ７６及び通気室６２を経て圧縮機１
２により与えられる吸入力は、ばね６９のばね力
に抗して弁プレート６６を開弁位置に維持するに
十分であるので、部分的な負荷条件、即ちサージ
条件下に於ても弁プレート６６が開弁位置と閉弁
位置との間に繰返し運動することはない。このこ
とは冷媒の逆流が生じるサージ条件下に於て特に
有利である。

上述の如く、「真空に似た」又は「真空に近い」
という言葉は、絶対真空ではなく凝縮器２４内の
高圧環境よりも遥かに低い通気室６２内の圧力を
説明するために主として使用される。

圧縮機１２の作動中には、バツフル及びシール
ド装置４８の弁プレート６６は、高圧のガス状冷
媒の流入する流れを熱交換チユーブ３６に直接衝
突する方向より外らし、それを凝縮器２４内の所
定の領域へ導き、これにより熱交換チユーブ３６
の全長に亙り一様な流れを与えるためのバツフル
として作用する。更に冷媒の逆流が生じるサージ
条件中には、バツフル及びシールド装置４８は弁
プレート６６を冷媒の逆流の力より遮閉し、これ
により圧縮機１２により与えられる吸入力がサー
ジ条件中に弁プレート６６を開弁位置に維持する
ことを補助する作用をなす。

冷媒の負荷が圧縮機１２の運転を停止させるこ
とが望ましいほどに満足されると、モータ１６及
びソレノイド弁８２への通電が停止され、これに
より吸入パイプ７６の連通が遮断され、これによ
り圧縮機１２により与えられる吸入力が消去され
る。吸入力が消去され、また弁軸６８とボア６０
との間に或る量の冷媒の漏洩が許されるので、通
気室６２内の圧力は凝縮器２４内の圧力まで上昇
し初め、これによりばね６９は弁プレート６６を
開弁位置より閉弁位置へ付勢し得るようになる。

吸入パイプ７６が圧縮機１２の入口ガイドベー
ン（図示せず）の背後に接続され、またガイドベ
ーンが圧縮機１２の運転停止前に閉じられれば、
通気室６２内の圧力が上昇してばね６９が弁プレ
ート６６を閉弁位置へ駆動し得るようになる。サ
ージ条件下に於ては、入口ガイドベーンの背後の
圧力も凝縮器内圧力に近い圧力にまで上昇する
が、この圧力は短い周期にて上昇及び下降する。
吸入パイプ７６の大きさ及び弁軸６８とカラー軸
受５８の間のクリアランスの大きさを適正に設定
することにより、弁プレート６６が閉弁位置へ移
動し得るほど迅速に通気室６２内の圧力が上昇す
ることが防止される。

以上に於ては排出弁及びバツフル組立体３２を
複圧縮機型冷凍システム１０について説明した
が、本発明は単一圧縮機型冷凍システムにも適用
されてよいものである。単一圧縮機型冷凍システ
ムに於ては、弁プレート６６の孔７０及び７８を
排除することが好ましい。この場合には支持アー
ム５６は弁導管４６及び側壁５０の半径方向外方
の面上に装着され、吸入パイプ７６は弁プレート
６６及び弁導管４６を貫通するのではなく、シエ
ル３４を貫通して直接外部へ配管される。かかる
支持アーム５６及び吸入パイプ７６の配置構造が
複圧縮機型冷凍システム１０に於て採用されても
よい。尤も第２図及び第３図に示されている如
く、孔７０及び７８を経て生じる僅かな漏洩は本
発明の性能に悪影響を及ぼすことはない。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施例が可能であることは当業者にとつて明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例が組込まれた
複圧縮機型冷凍システムを示す正面図である。第
２図は部分的に図示された冷凍システムの凝縮器
に組込まれた本発明の好ましい実施例を閉弁状態
にて示す断面図である。第３図は第２図に示され
た実施例を開弁位置にて示す第２図と同様の断面
図である。 １０……冷凍システム、１２，１４……圧縮
機、１６，１８……モータ、２０，２２……排出
導管、２４……凝縮器、２６，２８……吸入導
管、３０……エバポレータ、３２……排出弁及び
バツフル組立体、３４……シエル、３６……熱交
換チユーブ、３８……孔、４０……支持体、４２
……入口、４４……出口、４６……弁導管、４８
……バツフル及びシールド装置、５０……側壁、
５２……端壁、５４……構造部材、５６……支持
アーム、５８……カラー軸受、６０……ボア、６
２……通気室、６４……エンドプレート、６６…
…弁プレート、６８……弁軸、６９……ばね、７
０……孔、７２，７４……通気通路、７６……吸
入パイプ、７８，８０……孔、８２……ソレノイ
ド弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エボパレータと、前記エボパレータよりガス
   状冷媒を吸込み該ガス状冷媒を高温且高圧に圧縮
   する圧縮機と、前記高圧に圧縮されたガス状冷媒
   を受入れる凝縮器とを含む冷凍装置のための排出
   弁及びバツフル組立体にして、 前記圧縮機に接続され前記圧縮機から吐出され
   た高圧のガス状冷媒を受入れる入口と、 前記凝縮器に接続され前記凝縮器へ前記高圧の
   ガス状冷媒を供給する出口と、 前記出口が閉じられる閉弁位置と前記出口が開
   かれる開弁位置との間を移動することができ前記
   出口を選択的に開閉する弁装置であつて、両端に
   開口端を有する通気通路をその内部に有し、前記
   開口端部の一方は該弁装置が閉弁位置にあるとき
   に前記凝縮器と連通し該弁装置が開弁位置にある
   ときに前記凝縮器と連通することが実質的に阻止
   されるように構成された弁装置と、 前記弁装置を前記閉弁位置方向に偏倚させるば
   ね装置と、 前記通気通路の開口端の他方に接続され前記弁
   装置が前記開弁位置にあるとき前記通気通路内を
   実質的に真空にするための吸入手段と、 を含み、前記吸入手段は、前記圧縮機が作動中に
   前記弁装置が前記閉弁位置と前記開弁位置との間
   を繰返し反復運動することを阻止するために前記
   弁装置が前記開弁位置にあるとき前記ばね装置に
   よつて付与される偏倚力に抗して前記弁装置を前
   記開弁位置に保持するべく前記通気通路内を実質
   的に真空にするよう作動することを特徴とする排
   出弁及びバツフル組立体。 ２ 流体の流れを受入れる入口と、流体の流れを
   供給する出口と、内部を貫通して延在し両端に開
   口端を有する通気通路を有する弁軸を有し前記出
   口が閉じられる閉弁位置と前記出口が開かれる開
   弁位置との間を往復運動することができるように
   前記出口に設けられた弁部材と、前記弁部材を前
   記閉弁位置方向に偏倚させるためのばね装置と、
   前記弁部材が前記開弁位置にあるとき前記弁部材
   を支持する支持手段と、 を有し、前記支持手段は前記弁軸を滑動可能に受
   入れる軸受部材を含み、前記弁軸の通気通路の開
   口端の一方は前記弁部材が前記開弁位置にあると
   き前記軸受部材によつて閉鎖され前記弁部材が前
   記閉弁位置にあるとき前記軸受部材によつて開か
   れ、前記支持手段は更に吸入手段を含んでおり、
   前記吸入手段は前記弁軸の通気通路の開口端の他
   方に接続されており前記弁部材が前記開弁位置に
   あるとき前記通気通路内より流体を引出して前記
   通気通路内に真空状態を生成し前記ばね装置によ
   つて付与される偏倚力に抗して前記弁部材を支持
   するように構成されていることを特徴とする流体
   排出弁組立体。