JPS60181554A

JPS60181554A - 冷凍サイクル

Info

Publication number: JPS60181554A
Application number: JP59035146A
Authority: JP
Inventors: 政雄小津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-02-28
Filing date: 1984-02-28
Publication date: 1985-09-17

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】〔発明の技術分野〕本発明は冷凍サイクルに係シ、特に、形状記憶部材によ
り開閉される弁装置を組み込んだ冷凍サイクルに関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、冷凍サイクルは圧縮機に冷媒配・冴によシコン
デンサ、キャピラリチューブ、エバポレータを順次、か
つ環状に接続して冷媒を循環させる閉じたサイクルを形
成し、エバポレータを冷却するようになっている。この
ような冷凍サイクルを例えば、電気冷蔵庫や冷蔵ショー
ケース等に適用する場合には、食品等の収容物を一定温
度で冷却するために、随時圧縮機の運転停止と運転開始
が繰り返される。圧縮機の運転停止時にコンデンサ内に
残留する冷媒がエバポレータ内に流入すると、かえって
このエバポレータを昇温せしめる等の問題が発生するの
で、圧縮機の運転停止時にはエバポレータの上流で冷媒
流路を閉じる必要があった。

そこで、従来の冷凍サイクルは、コンデンサとキャピラ
リチューブとを接続する冷媒配管の途中に電磁弁または
差圧弁を介装し、圧縮機の運転停止に応じてこれら電磁
弁や差圧弁を閉じるようにしていた。

しかし、ｔａ弁は高価であると共に、動作時に電力を消
費する。また、差圧弁では圧縮機の吸入管とエバポレー
タとを接続する冷媒配管の途中に、逆止弁を格別に設け
ねばならず、さらに差圧弁は伸縮ベローズを伸縮させて
弁動作を行なうので、弁動作の繰り返しによシ、伸縮ベ
ローズに疲労を生じさせ、信頼性が十分でなかったとい
う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、簡単化と
小型化を図った弁装置を組み込むことによシ、全体の小
型化と信頼性の向上を図ると共に、弁装置駆動のための
電力消費の節約を図った冷凍サイクルを提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために本発明に係る冷凍サイク
ルは次のように構成される。

圧縮機に冷媒配管によりコンデンサ、キャピラリチュー
ブ、エバポレータ等を順次、かつ環状に接続して冷媒を
循環せしめる閉じた冷凍サイクルにおいて、少なくとも
閉弁位置を所要温度にて配憶させた形状記憶部材により
弁を閉弁させるように弁装置を構成し、上記圧扁機に冷
媒ｔ−吸入させる吸入管またはこの吸入管内の冷媒の温
度を上記形状記憶部材に伝達し得るように上記弁装置を
冷媒吸入管に設け、上記圧縮機の運転および停止に応じ
て上記弁装置を適宜開閉させるようにして構成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る冷凍サイクルの一実施例について図
面を参照して説明する。

Ｍ１図は本発明に係る冷凍サイクルに組み込まれる弁装
置の縦断面図であり、図中符号１は筒体を十字状に形成
する弁ケーシングである。弁ケーシング１の各十字状端
部はそれぞれ開口されておシ、これら各開口部Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄは所要の配管が連結されるようになっている。弁
ケーシング１内にはほぼ鼓形に形成されたスプール２が
軸方向に摺動可能に収容されており、スプール２の軸心
部には中心孔２ａが軸方向に貫通するように穿設されて
いる。このスプール２の軸方向中間部にはその外周面に
環状凹部２ｂが周方向に凹設され、スプール２全体がほ
ぼ鼓形をなしている。このスプール２の一端、第１図で
は左端に形状記憶ばね３が配置され、その他端にはバイ
アスばね４が配置され、これら両ばね３，４の外端は共
に、弁ケーシング１の軸心側に突出するようにその内周
面に周設されたストッパ５により支持されている。

したがって、形状記憶ばね３とバイアスばね４のばね力
とが互いに拮抗している場合は第１図（Ａ）に示すよう
にスプール２は弁ケーシング１内の十字形交差部のほぼ
中央に位置するように摺動し１、このスプール２の摺動
位置では環状凹部２ｂを介して、互いに対向配置された
２つの開口部Ａ、Ｂが連通される。

形状記憶ばね３は第１図（Ｂ）に示すように開口部Ａ、
Ｂを閉塞せしめるスプール２の摺動位置を記憶しておシ
、形状記憶ばね３が冷媒等の所要温度、例えば約（イ）
℃程度を感知したときはばね軸方向に記憶量だけ伸長し
、バイアスばね４のばね力に抗してスプール２をバイア
スはね４側に押圧して摺動させ、開口部Ａ、Ｂの連通路
を閉鎖するようになっている。形状記憶はね３はこのは
ね３に向けて流入する冷媒等の流体を感知するようにな
っておシ、その流体は第１図（Ａ）（Ｂ）の破線矢印に
示すように開口部Ｃよシ弁ケーシングｌ内に流入し、ス
プール２の中心孔２ａを経て、形状記憶ばね３の収容さ
れている空間に流入して開口部りより流出するようにな
っている。すなわち、第１図（Ａ）（Ｂ）の破線矢印で
示す冷媒等流体の温度に応じて第１図（Ａ）（Ｂ）の実
線矢印で示す冷媒等流体の流れを適宜阻止するようにな
っている。

第２図は上述のように構成された弁装置１０を冷凍サイ
クルに組み込んだ一実施例を示す冷凍サイクル図である
。

圧縮機１１の冷媒吸入管１２は弁装置【０の開口部りに
接続され、開口部Ｃはエバポレータ」３の出口側に接続
された低圧側冷媒配管１４に接続され１いる。

コンデンサ１５の出口側に接続された高圧側冷媒配管【
６は弁装置１０の開口部Ａに接続され、開口部Ｂはキャ
ピラリチューブ１７に接続された冷媒配管［８に接続さ
れている。

次に本実施例の作用について述べる。

まず、圧縮機１１が運転中の場合は、弁装置【０は第１
図（〜に示すように、形状記憶ばね３とバイアスばね４
とのばね力が互いに拮抗しているために、スプール２は
弁ケーシング１内の十字形交差部に位置し、スプール２
の環状凹部２ｂを介して２つの開口部Ａ、Ｂが連通して
いる。すなわち、弁装置１０は開弁している。これによ
シ、圧縮機１１より吐出されたガス状冷媒は第２図の矢
印方向に流れ、コンデンサ」５に流入して凝縮されてか
ら、高圧側冷媒配−＃１６に流入し、さらに冷媒は開弁
している弁装置ｌＯに案内されて冷媒配管１８を介して
キャピラリチューブ１７に流入される。ここで冷媒は減
圧され、液状冷媒となってエバポレータＬ３に流入し、
液状冷媒の蒸発溜熱によシエバボレータｊ３ヲ冷却し、
逆止弁１９を経て弁装置１０内に、その開口部Ｃからガ
ス状冷媒が流入される。このガス状冷媒は第１図の破線
矢印に示す方向に流れ、スプール２の中心孔２ａ内を流
れてから、形状記憶ばね３を収容する空間に流入する。

ここでガス状冷媒は形状記憶ばね３を加温してから、吸
入管【２を介して圧縮機１１に再び環流されるが、この
吸入管１２内の冷媒の温度は約Ｉ℃程度であるので、形
状記憶ばね３も約３０’Ｃ程度には加温される。しかし
、形状記憶ばね３は、これよシ高温の、例えば約９０℃
程度に加温されたときにそのばね軸を伸長させるように
記憶されているので、形状記憶ばね３はほとんど変化せ
ず、バイアスはね４のばね力と拮抗した状態を保持し、
弁装置１０の両開口部Ａ、Ｂは連通、すなわち開弁され
ている。

しかし、圧縮機１１の運転が停止されると、弁装置１０
は閉弁、すなわち、その両開口部Ａ、Ｂの連通は閉鎖さ
れる。これは圧縮機１１の運転が停止されると、その停
止直後に圧縮機１１のコンプレッサケース（図示省略）
内の高温のガス状冷媒がそのコンブレラサシリンダ内の
間隙を通じて吸入管１２内に逆流し、吸入管【２の温度
を急激に高温、例えば約９０℃程度に昇温させるためで
ある。吸入−Ｗ【２内のガス状冷媒が急激に高温に加温
されると、この吸入管１２に接続された弁装蓋【０の開
口部り側の弁ケーシング１内の形状記憶はね３も、圧縮
機１１運転中の冷媒温度よりも高温、例えば約９０℃程
度に加温され、形状記憶はね３に記憶された温度に達す
る。このために、形状記憶ばね３は第１図（Ｂ）に示す
ようにばね軸長を伸長させるように変形し、バイアスば
ね４のばね力に抗してこのバイアスばね４側にスプール
２を押圧し、スプール２の大径端部を開ロ部Ａ、Ｂ間に
介在させて両開口部Ａ。

８間の連通を閉鎖させる位置までスプール２を摺動させ
る。これにより、弁装置１０は閉弁され、コンデンサ【
５等に残留する冷媒がエバポレータ」３へ流出されるの
を阻止することができる。

第３図は本発明に係る冷凍サイクルの他の実施例を示す
冷凍サイクル図であり、第２図で示す実施例と異なる主
要な点は、圧縮機【１の吸入管【２に、弁装置ＬＯの開
口部りをリモート１加を介して接続した点にある。リモ
ート管加の管長は適宜延長できるので、弁装置１０を吸
入管１２から離間して設ける場合に好適である。リモー
ト管加はヒートパイプ効果を持っているので、吸入管［
２の温度を形状記憶ばね３にほぼそのまま伝達すること
ができる。

なお、弁装置」０の開口部Ｃは閉塞されている。

第４図は第２図で示す実施例を密閉形電動圧縮機に適用
した場合の要部縦断面図であり、密閉形電動圧縮横加の
冷媒吸入口に弁装置」０を一体的に組み込んだものを示
している。密閉形電動圧縮機（９）は圧縮機３１とこの
圧縮機３１を駆動する電動機（図示省略）とを密閉ケー
シング３２内に封入したものであシ、吐出管３３を密閉
ケージング３２内に開口させている。圧縮機３１はロー
タリ式に構成されておシ、その冷″媒吸入口は弁装置Ｌ
Ｏを介して吸入管１２と連通している。すなわち、弁装
置【０は弁装置【０の開口部りが圧縮機３１の吸入口に
連通すると共に、開口部Ｃが吸入管１２に連結されるよ
うに密閉ケージング３２内に組み込まれている。また、
弁装置１０の開口部Ａは密閉ケーシング３２内に開口し
、開口部Ｂは吐出管３３に連結されている。

このような適用例に示すように弁装置ＬＯは小型に構成
され、密閉形電動圧縮機への組込み性が極めて良好であ
る。

第５図は本発明に係る冷凍サイクルに組込まれる弁装置
［Ｏの変形例を示す縦断面図であり、第１図で示す弁装
置」０と異なる主要な点は、弁装置４０自体に逆上弁機
構を設けた点にある。

バイアスばね４５の外端には適宜径の球状のボール弁４
１を一体もしくは一体的に連結している。バイアスばね
４５の外端側の開口部Ｃは、ボール弁４１の直径よシも
小径に形成された狭隘流路４２を形成しておシ、この狭
隘流路４２の一端はボール弁４１が気密に着座されるよ
うに弁座に形成されている。

ボール弁４１が弁座に着座している状態で）（イアスば
ね４５のばね力が形状記憶ばね４６のばね力に拮抗する
ようになっている。そして、第５図の破線矢印で示すよ
うに開口部Ｃから弁装置４０内に流人した冷媒等の流体
は、スプール４３の中心孔４４を介して形状記憶ばね４
６側に流入し、この形状記憶ばね４６を所要温度に加温
するようになっている。この流体の温度が形状記憶ばね
４６の記憶している所要温度、例えば約９０℃程度であ
るときは、上述した２つの実施例と同様にスプール４３
をバイアスばね４５側ミ抑圧して摺動し、２つの開口部
Ａ、Ｈの連通を閉鎖せしめる。すなわち、弁装置」０を
閉弁する。

そして、弁装置４０内に開口部Ｃから流入された冷媒等
の流体が、この開口部Ｃから外部へ流出しようとすると
、その圧力がボール弁４１に加圧されてボール弁４１が
狭隘流路４２の弁座部に着座されて、その逆流を防止す
る。

なお、上述した実施例ではいずれもバイアスばね４，４
５は形状記憶ばね３，４６にスプール２，４３を介して
対向配置されたが、このバイアスばね４゜４５を形状記
憶ばね３，４６と同一側に引張りばねとして張設しても
よい。

また、弁装置ｔｏ　、　４０の弁ケーシング１を吸入管
１２に接続して、吸入管１２の保有する熱を弁ケーシン
グ１に伝達させ、この伝達熱をさらに形状記憶ばね３．
４５に伝達するように構成してもよい。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明に係る冷凍サイクルは、形
状記憶ばねによシ弁を開閉せしめる弁装置を冷凍サイク
ルに組み込み、圧縮機の運転または停止に応じて弁装置
を開閉せしめるようにした。

上記弁装置は機構が簡単で小型化が可能であり、温度の
デイフオレンシャルが大きくとれるので、スプール・ス
トロークは大きくでき、その設計が容易になる。また、
駆動時に電力を消費せず、密閉形電動圧縮機に容易に組
み込むことができ、弁装置接続のための配管を必要とせ
ず、逆止弁を弁装置内に一体的に組み込むことができる
。このような長所を有する弁装置を組み込んだ本発明は
、弁装置駆動時に電力を消費せず、信頼性の向上と小型
化を図ることができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍サイクルに組み込まれる弁装
置を示し、第１図（〜は開弁状態の縦断面図、第１図（
Ｂ）は閉弁状態の縦断面図、第２図は本発明に係る冷凍
サイクルの一実施例を示す冷凍サイクル図、第３図は本
発明に係る冷凍サイクルの他の実施例を示す冷凍サイク
ル図、第４図は第２図で示す実施例を適用した密閉形電
動圧縮機の狭部縦断面図、第５図は本発明に係る冷凍サ
イクルに組み込まれる弁装置を示し、逆止弁機構を一体
的に組み込んだ弁装置の縦断面図でろる。１・・・弁ケーシング％２．４３・°・スプール、３．
４６・・・形状記憶ばね、４．４５・・・バイアスばね
、５・・・ストッパ、１０．４０・・・弁装置、１１・
・・圧縮機、【２・・・吸入管、【３・・・エバポレー
タ、ｔ４・・・低圧側冷媒配管、１５・・・コンデンサ
、」６・・・高圧側冷媒配管、１７・・・キャピラリチ
ューブ、１９・・・逆止弁、加・・・密閉形電動圧縮機
、３１・・・圧縮機、３２・・・密閉ケーシング、３３
・・・吐出管、４１・・・ボール弁。代理人弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、圧縮機に冷媒配管によりコンデンサ、キャピラリチ
ューブ、エバポレータ等を順次、かつ環状に接続して冷
媒を循環せしめる閉じた冷凍サイクルにおいて、少なく
とも閉弁位置を背要温度にて記憶させた形状記憶部材に
よシ弁を閉弁させるように弁装置を構成し、上記圧縮機
に冷媒を吸入させる吸入管またはこの吸入管内の冷媒の
温度を上記形状記憶部材に伝達し得るように上記弁装置
を冷媒吸入管に設け、上記圧縮機の運転および停止に応
じて上記弁装置を適宜開閉させるようにしたことを特徴
とする冷凍サイクル。２、弁装置は、弁ボートを設けた弁ケーシング内　′に
スプールを摺動可能に収容し、このスプールの少なくと
も一端に、上記弁ボートを閉塞せしめるスプールの摺動
位曾を所要温度にて記憶させた形状記憶部材からなる形
状記憶ばねを配設し、上記弁ケーシンダ内に流入される
圧縮機の吸入冷媒の温度に応じて上記形状記憶ばねによ
シ上記スプールを弁ポート閉塞位置に摺動させてこの弁
ボートを閉塞させ、この弁ボートを介装・３、弁装置は、コンデンサとキャピラリチューブとを接
続する冷媒配管の途中に介装され、しかも形状記憶ばね
が圧縮機の冷媒吸込管内の冷媒温度を感知し得るように
設けられ、圧縮機の運転停止時には上記弁装置を閉弁し
てコンデンサから流出される冷媒がキャピラリチューブ
へ流入されるのを阻止するように構成された特許請求の
範囲第１項に記載の冷凍サイクル。４、′弁装置は圧縮機の冷媒吸入管のふ中に介装され、
この冷媒吸入管の温度またはその管内の冷媒温度に応じ
て弁を開閉し、圧縮機の密閉ケーシング内で開口する冷
媒吐出管からの冷媒の吐