JPH10185371A - 冷凍機用圧力スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気回路をオンオフする接点３が内部に設け
られている接点室４を有し、可燃性のプロパン冷媒を用
いる冷凍機の冷媒圧力検出を行う冷凍機用の圧力スイッ
チ１において、接点３の開閉による引火の発生を防止す
る。 【解決手段】 圧力スイッチ１は、冷媒であるプロパン
が導入される流体導入室２と電気回路をオンオフする接
点３が設けられている接点室４とからなっている。これ
ら冷媒導入室２と接点室４とは両室の差圧によって変位
する薄い樹脂製のダイヤフラム５によって仕切られてい
る。接点室４内には、酸素や空気等の支燃性ガスを含ま
ない不活性ガス（窒素、希ガス等）あるいはプロパンの
爆発上限界より高い濃度のプロパンを含有する空気が封
入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路をオンオ
フする接点が内部に設けられている接点室を有し、可燃
性冷媒を用いる冷凍機の冷媒圧力検出を行う冷凍機用圧
力スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、冷凍サ
イクルに用いられる冷媒が従来のフロンからプロパン，
Ｒ３２（ＨＦＣ３２）等へ変更されようとしている。こ
れらプロパン等の冷媒を用いた冷凍機用の圧力スイッチ
は未だ実現されていないが、従来のフロンを冷媒とする
冷凍機用の圧力スイッチとしては、例えば冷凍サイクル
の高圧側圧力を検出するダイヤフラム式のものがある。
これは、冷媒が導入される冷媒導入室と、電気回路をオ
ンオフする接点が内部に設けられている接点室とがダイ
ヤフラムを介して設けられているものである。ダイヤフ
ラムは冷媒導入室の冷媒圧力と接点室の内圧との差圧に
よって変位し、この変位が接点へ伝わり、接点とつなが
る電極により圧力を検知する。

【０００３】この圧力スイッチは、例えば冷凍サイクル
において、高圧側のレシーバとエキスパンジョンバルブ
との間に設定され、高圧のフロン液冷媒の異常圧力を検
出時にはコンプレッサを停止させ、冷凍サイクル機器の
トラブルを未然に防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、不燃性のフロ
ンと違ってプロパン、Ｒ３２等の冷媒は可燃性を持つた
め、従来の圧力スイッチを、これら可燃性冷媒を用いる
冷凍サイクルの圧力スイッチとして適用するためには、
可燃性に対する対策が必要となってくる。すなわち、冷
媒導入室は高圧であるため、僅かな隙間から、あるいは
ダイヤフラムが樹脂膜の場合には、この膜を僅かに透過
して接点のある接点室内へ、可燃性冷媒が入り込み、接
点室内の可燃性冷媒濃度が上昇する。そのため、接点の
開閉時のアーク発生によって、引火の危険性が発生す
る。

【０００５】本発明は上記点に鑑みて、電気回路をオン
オフする接点が内部に設けられている接点室を有し、可
燃性冷媒を用いる冷凍機の冷媒圧力検出を行う冷凍機用
圧力スイッチにおいて、接点開閉時の引火の発生を防止
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
の結果、接点室の可燃性冷媒濃度が爆発範囲とならない
ようにすれば、可燃性冷媒の引火は発生しないことに着
目した。可燃性ガスの燃焼（爆発）は、可燃性ガスと支
燃性ガスとがある濃度範囲（爆発範囲）にあり、さらに
点火源が加わった時に起こる。ここで、支燃性ガスと
は、空気、酸素、亜酸化窒素、塩素等のそれ自体は燃焼
しないが燃焼を支えるガスのことである。

【０００７】上記着目点に基づき、以下の技術的手段を
採用することとした。すなわち、請求項１の発明によれ
ば、可燃性冷媒を用いる冷凍機の冷媒圧力検出を行う冷
凍機用圧力スイッチが、電気回路をオンオフする接点
（３）を内部に有する接点室（４）を備えているもので
あって、その接点室（４）には、従来の空気に代えて支
燃性ガスを含まない不活性ガスが封入されていることを
特徴とする。尚、不活性とは可燃性冷媒との反応性に乏
しいことを意味する。

【０００８】それによって、可燃性冷媒が高圧側の冷媒
導入室（２）から接点室（４）内へ僅かに入り込んだと
しても、接点室（４）内には、支燃性ガス（酸素や空気
等）が存在していないため、可燃性冷媒濃度は爆発範囲
とはならず、さらに封入されているガス自体も不活性ガ
スであるため、可燃性冷媒と反応することはなく、接点
（３）の開閉時のアーク発生によって引火は発生しえな
い。

【０００９】ここで、接点室に封入される不活性ガスと
しては、具体的には、窒素ガスや二酸化炭素およびヘリ
ウム、アルゴン、ネオン等の希ガス等を用いることがで
きる。また、請求項２の発明によれば、可燃性冷媒を用
いる冷凍機の冷媒圧力検出を行う冷凍機用圧力スイッチ
が、電気回路をオンオフする接点（３）が内部に設けら
れている接点室（４）を有するものであって、その接点
室（４）に封入されるガスが、冷媒である可燃性冷媒を
含むものであって、可燃性冷媒の濃度が、その可燃性冷
媒の爆発上限界よりも高いことを特徴とする。

【００１０】それによって、可燃性冷媒が高圧側の冷媒
導入室から接点室（４）内へ透過して、接点室（４）内
の可燃性冷媒濃度が上昇しても、予め爆発上限界を超え
ているので、接点の開閉時のアーク発生にによる引火の
危険性はない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。尚、本実施形態の冷凍機用圧力スイ
ッチ（以下、圧力スイッチ）は、プロパンを冷媒とする
冷凍サイクル用として用いるものである。図１に、その
冷凍サイクルの基本的な冷媒回路と圧力スイッチの取付
け位置を示す。この圧力スイッチは、冷凍サイクルの高
圧側圧力を検出して、異常時にコンプレッサを停止さ
せ、冷凍サイクル機器のトラブルを未然に防止するもの
である。そして、図１に示すように、例えば、高圧側の
レシーバとエキスパンジョンバルブとの間に取り付けら
れて、冷媒圧力の検出を行っている。

【００１２】図２は本発明の圧力スイッチ１の全体構成
を示す断面図である。この圧力スイッチ１は大きく分け
て、冷媒であるプロパンが導入される冷媒導入室２と電
気回路をオンオフする接点３が設けられている接点室４
とからなっている。これら冷媒導入室２と接点室４とは
両室の差圧によって変位する薄い樹脂製のダイヤフラム
５によって仕切られている。

【００１３】冷媒導入室２は、ハウジング６とダイヤフ
ラム５によって囲まれた空間であり、ダイヤフラム５と
対向してプロパンが導入される冷媒導入口７が設けられ
ている。接点室４は、ハウジング８とダイヤフラム５に
よって囲まれた空間によって形成され、このダイヤフラ
ム５に沿って皿バネ９が設けられている。この皿バネ９
は、ダイヤフラム５にかかる圧力が所定値以下の時は図
２の形を維持し、所定値より大きくなる図２の状態と逆
側（図の下方）に反り返るようになっている。

【００１４】また、ダイヤフラム５および皿バネ９と対
向してスプリング１０が設けられており、後述するプレ
ート部１１を介して、このスプリング１０の力と冷媒導
入室２と接点室４との差圧によってダイヤフラム５にか
かる圧力（以下、冷媒圧力と略す）とが対向して作用し
合うようになっている。さらに、接点室４には、冷媒圧
力とスプリング１０の力とのバランスによって変位する
プレート部１１が設けられている。このプレート部１１
は、円板状の第１プレート１１ａ、スプリング１０の力
を受ける面を有する円板状の第２プレート１１ｂおよび
これら両プレートをつないでいる接続部１１ｃから構成
されており、全体が一体に連動して変位するようになっ
ている。

【００１５】また、一方の端部が皿バネ９と接続された
棒状のピン１２が第１プレート１１ａの中心を貫通して
設けられており、貫通部分ではピン１２と第１プレート
１１ａとは摺動可能になっている。ピン１２の他端部は
第１プレート１１ａと第２プレート１１ｂとの間の空間
に位置しており、また、この空間には、板状の接点３が
設けられている。

【００１６】接点３は２つの接点、第１接点３ａと第２
接点３ｂとからなっており、各々の接点の片側端部には
ターミナル３ｃが設けられている。そして、ターミナル
３ｃからは図示しない電気配線が伸びており、コンプレ
ッサを制御する図示しない電気回路に接続されている。
さらに、両接点ともターミナル３ｃの部分にてハウジン
グ８に固定されている。また、接点室４は、このターミ
ナル３ｃの部分（電極配線のシール隙間など）にて僅か
に外気と連通し、内圧の上昇を防止している。

【００１７】ところで、接点室４には、支燃性ガスを含
まない不活性ガスが封入されている。ここで、支燃性ガ
スとは、空気、酸素、亜酸化窒素、塩素等のそれ自体は
燃焼しないが燃焼を支えるガスのことである。そして、
不活性ガスとしては窒素ガス、二酸化炭素あるいはヘリ
ウム、アルゴン、ネオン等の希ガスを用いることができ
る。

【００１８】次に、上記構成の作用について述べる。圧
力スイッチ１は、図１に示すように、高圧側のレシーバ
とエキスパンジョンバルブとの間に取り付けられて、冷
媒圧力の検出を行っている。本実施形態の圧力スイッチ
１は、異常高圧および低圧を１つのスイッチで検知する
もので、いわゆるデュアルタイプと呼ばれる。

【００１９】ここで、異常高圧の検知は、次のようにし
て行われる。冷凍サイクル内の高圧圧力が異常に高くな
ると、機器の故障、破損につながる。本実施形態の圧力
スイッチ１は所定圧力Ｐ２（本実施形態では３．１９Ｍ
Ｐａ）以上になると「ＯＦＦ」し（図３参照）、マグネ
ットクラッチの電源を切ってコンプレッサを停止させ
る。

【００２０】一方、異常低圧の検知は、次のようにして
行われる。冷凍サイクル内の冷媒が、ガス漏れなどによ
り極端に不足、または全くない状態のとき、これを知ら
ずにコンプレッサを駆動させるとコンプレッサオイルの
潤滑が悪くなり、焼き付きを起こす恐れがある。そこ
で、冷媒不足により高圧側圧力が所定圧力Ｐ１（本実施
形態では０．２９ＭＰａ）以下になると、圧力スイッチ
１が「ＯＦＦ」し（図３参照）、マグネットクラッチの
電源を切ってコンプレッサを停止させる。

【００２１】次に、図３を参照して、接点３の作動につ
いて詳細に述べる。 冷媒圧力低下時（ＯＦＦ）（図３（ａ）） 「冷媒圧力＜スプリングの力」となり、スプリング１０
によりプレート部１１が押し上げられ、第１接点３ａが
たわみ開いた状態（ＯＦＦ）になる。 正常作動時（ＯＮ）（図３（ｂ）） 「冷媒圧力＞スプリングの力」となり、冷媒圧力でプレ
ート部１１が押し下げられるため、第１接点３ａが第１
プレート１１ａで押し下げられて接点３が閉じた状態
（ＯＮ）になる。 冷媒圧力上昇時（ＯＦＦ）（図３（ｃ）） 「冷媒圧力＞皿バネ」となり、皿バネ９がたわむためピ
ン１２が押し下げられ、第２接点３ｂを押し、接点３が
開いた状態（ＯＦＦ）になる。

【００２２】ところで、可燃性冷媒（ガス）の燃焼（爆
発）は、可燃性冷媒と支燃性ガスとがある濃度範囲（爆
発範囲）にあり、さらに点火源が加わった時に起こる。
本実施形態によれば、ダイヤフラム５は薄い樹脂膜で作
られているので、プロパンが僅かに透過し、接点のある
接点室４内のプロパン濃度が上昇するが、接点室４には
予め支燃性ガスを含まない不活性ガスが封入されている
ので、接点３の開閉時にアークが発生しても、支燃性ガ
スが存在しないため燃焼（爆発）は起こりえない。ま
た、当然不活性ガスとプロパンとの反応も起こりえな
い。このため、引火の危険はない。

【００２３】ここで、接点室４に封入されるガスとして
は、プロパンの爆発上限界を超えた濃度のプロパンが含
まれているガスを用いてもよい。プロパンの空気中での
爆発範囲（爆発下限界〜爆発上限界）は２〜１０％（つ
まり空気は９８〜９０％）である。ここで、濃度は、容
積百分率である。よって、プロパンが爆発上限界である
１０％より高い濃度で混合された空気−プロパン混合ガ
スを封入してもよい。それによって、接点室４内のプロ
パン濃度が上昇しても、予め爆発上限界を超えているの
で、引火の危険性はない。

【００２４】尚、例えばブタン等のプロパン以外の可燃
性冷媒を使用する冷凍サイクルにおいても、その可燃性
冷媒の爆発範囲をよりも高い濃度の冷媒を接点室に封入
すれば、上記実施形態と同様の効果が得られる。尚、上
記実施形態においては、デュアルタイプの圧力スイッチ
について適用したが、例えば、上記のデュアルタイプ
に、冷凍サイクルの電動ファン制御用圧力スイッチをも
組み込んだトリプルタイプ、および異常高圧と低圧とを
それぞれ単独で検知するタイプの圧力スイッチの接点室
に本発明に係るガスを封入するようにしても同様の効果
が得られる。

【００２５】また、本発明に係る圧力スイッチは冷凍サ
イクルの低圧側冷媒圧力を検知するものとしても適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロパン冷凍サイクルにおける本発明の実施形
態の冷凍機用圧力スイッチ取付け場所を示す図である。

【図２】上記実施形態における冷凍機用圧力スイッチの
全体構成を示す断面図である。

【図３】（ａ）は上記実施形態における冷凍機用圧力ス
イッチの冷媒圧力低下時の作動説明図、（ｂ）はこの冷
凍機用圧力スイッチの正常時の作動説明図、（ｃ）はこ
の冷凍機用圧力スイッチの冷媒圧力上昇時の作動説明
図、（ｄ）は冷媒圧力と冷凍機用圧力スイッチ接点のオ
ンオフの関係を示すチャート図である。

【符号の説明】

２…冷媒導入室、３…接点、４…接点室、５…ダイヤフ
ラム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性冷媒を用いる冷凍機に設けられ、 前記可燃性冷媒が導入される冷媒導入室（２）と、電気
   回路をオンオフする接点（３）と、前記接点（３）が内
   部に設けられている接点室（４）を有し、 これら両室の差圧によって前記接点（３）が電気回路を
   オンオフさせて冷媒圧力を検出する圧力スイッチであっ
   て、 前記接点室（４）に支燃性ガスを含まない不活性ガスが
   封入されていることを特徴とする冷凍機用圧力スイッ
   チ。
2. 【請求項２】 可燃性冷媒を用いる冷凍機に設けられ、 前記可燃性冷媒が導入される冷媒導入室（２）と、電気
   回路をオンオフする接点（３）と、前記接点（３）が内
   部に設けられている接点室（４）を有し、 これら両室の差圧によって前記接点（３）が電気回路を
   オンオフさせて冷媒圧力を検出する圧力スイッチであっ
   て、 前記接点室（４）に封入されるガスが、前記可燃性冷媒
   を含むものであって、前記可燃性冷媒の濃度が、前記可
   燃性冷媒の爆発上限界よりも高いことを特徴とする冷凍
   機用圧力スイッチ。
3. 【請求項３】 前記冷媒導入室（２）と前記接点室
   （３）との間には、両室の差圧によって変位するダイヤ
   フラム（５）が設けられており、前記ダイヤフラム
   （５）は樹脂製の膜であることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の冷凍機用圧力スイッチ。