JPS6325258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧容器型の密閉圧縮機を用いる冷凍
装置の流体制御弁に関する。

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。その第１流路として密閉容器→コンデ
ンサ→キヤピラリーチユーブ→エバポレータへと
流入し、コンデンサ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
との温度差は非常に大きく、従つてエバポレータ
を加熱し大きな熱負荷となる欠点があつた。ま
た、第２流路として密閉容器→圧縮要素のシリン
ダ室→サクシヨンライン→エバポレータへと高温
高圧のスーパーヒートガスのまま流入しエバポレ
ータを加熱し、これまた大きな熱負荷となる欠点
があつた。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
ーコンプレツ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JIS Ｃ 9607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、第２流路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
路を改善する方法で、冷凍装置のサクシヨンライ
ンにチエツクバルブを設ける方法やロータリーコ
ンプレツサ内部にチエツクバ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10％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、
電磁弁をコンデンサ出口に設け冷凍装置の運転に
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
であつた。

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
ンプレツ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
冷凍装置用の流体制御弁を提供せんとするもので
ある。

以下に本発明の一実施例について説明する。１
はロータリーコンプレツサで、密閉容器２と圧縮
要素３と図示しない電動要素で構成されている。
また、このロータリーコンプレツサ１は内部に逆
止弁を備えていないものである。そして、冷凍装
置は、ロータリーコンプレツサ１、コンデンサ
４、本発明の冷凍装置用流体制御弁５（以下単に
流体制御弁という）の第１の弁装置５ａ、キヤピ
ラリーチユーブ６、エバポレータ７、前記流体制
御弁５の第２の弁装置５ｂ、サクシヨンライン
８、ロータリーコンプレツサ１を順次環状に連結
して成る。前記流体制御弁５は高圧回路Ａ側に介
在される上方に位置した第１の弁装置５ａと、低
圧回路Ｂ側に介在される下方に位置した第２の弁
装置５ｂを略垂直に配設している。また流体制御
弁５は略中空円筒状の高圧側ケーシング９と、こ
れまた略中空円筒状の低圧側ケーシング１０とで
外殻１１を形成し両者９，１０を一体化し気密を
保持している。１２は前記外殻１１内において第
１の弁装置５ａと第２の弁装置５ｂとに仕切り、
前記高低回路Ａ，Ｂの圧力に応動して上下動する
ダイヤフラム（以下圧力応動素子という）であ
る。

前記圧力応動素子１２の下面中央部には圧力応
動素子１２を図中上方に向つて付勢するコイルバ
ネ１３を設けてある。１４はコイルバネ１３の下
端を保持するリテイナーであり、圧力応動素子１
２の過度の動きを規制するとともに破損を防止す
る。このリテイナー１４には冷媒流路を形成する
ための複数個の小孔１４ａ，１４ａ…が設けてあ
る。またこのリテイナー１４は後述の弁座体１０
ｃに一体的に圧入固定されている。次に上記した
第１の弁装置５ａと第２の弁装置５ｂについて説
明する。高圧側ケーシング９は高圧回路Ａの入口
管９ａと出口管９ｂと弁座体９ｃを有し、この弁
座体９ｃと後述する高圧弁１６とで高圧弁装置と
しての第１の弁装置５ａを形成するものである。
すなわち詳しくは圧力応動素子１２の略中央には
第３図の如く貫通穴１２ａを設け、連結部材１５
（以下ホルダという）の突起１５ａを挿入して圧
着密封し、このホルダ１５の上端中央部に形成し
た底部が平坦な凹部１５ｂにボール弁よりなる高
圧弁１６をホルダ１５と僅かの間隙１５ｃを設け
て僅かに移動自在にカシメにより保持したもので
ある。すなわち間隙１５ｃは弁座体９ｃに対して
高圧弁１６の調芯作用を成す。また低圧側ケーシ
ング１０にも入口管１０ａ、出口管１０ｂ、弁座
体１０ｃを有し、この弁座体１０ｃと後述する低
圧弁１８とで低圧側弁装置としての第２の弁装置
５ｂを形成するものである。すなわち詳しくは弁
座体１０ｃの略中央には外縁部にガス通路を形成
する切り欠き１８ａを設けたリーフ弁よりなる低
圧弁１８を移動自在に収納したものである。さら
に前記低圧弁１８の上方には低圧弁１８の過度の
動きを規制し、前記コイルバネ１３を保持するリ
テイナー１４を弁座体１０ｃに圧入固定してい
る。なお前記低圧側ケーシング１０と前記弁座体
１０ｃは第４図の如く弁座体１０ｃに形成したネ
ジ１０ｄにて固定し、前記ネジ１０ｄの回転によ
り前記コイルバネ１３の付勢力を調節した後ロウ
付などにより密封し気密を保持している。

次に上記流体制御弁５を冷凍装置に組みこんだ
時の作用について述べる。第１図は冷凍装置が運
転中の状態図を表わしたもので、冷凍装置の高圧
側は通常の高圧力であり、低圧側も通常の低圧力
であるため流体制御弁５の圧力応動素子１２は高
圧回路Ａと低圧回路Ｂとの圧力差によつてコイル
バネ１３を押し下げ、リテイナー１４に当るまで
変形している。従つて高圧弁１６は圧力応動素子
１２に一体的に取りつけられたホルダ１５によ
り、弁座体９ｃに高圧回路Ａとエバポレータ７に
連通する低圧回路Ｂとの圧力差による力がコイル
バネ１３の付勢力に打ち勝つて第１の弁装置５ａ
は開路状態となつている。一方、第２の弁装置５
ｂの低圧弁１８はエバポレータ７より流入するガ
ス流により吹き上げられて弁座体１０ｃと離れ、
リテイナー１４に当接する。ガスは低圧弁１８の
外縁部の切り欠き１８ａとリテイナー１４の隙間
より第１図中矢印ａで示す如く支障なく流れ第２
の弁装置５ｂは開路状態となつている。従つて、
ロータリーコンプレツサ１より吐出された冷媒ガ
スはコンデンサ４、流体制御弁５の第１の弁装置
５ａ、キヤピラリーチユーブ６、エバポレータ
７、流体制御弁５の第２の弁装置５ｂ、サクシヨ
ンライン８、ロータリーコンプレツサ１へと支障
なく流れて冷凍作用を行う。

次に冷凍装置の停止中の状態について第２図を
用いて説明する。ロータリーコンプレツサ１の停
止によりエバポレータ７よりのガス流が停止する
ので、流体制御弁５の第２の弁装置５ｂの低圧弁
１８は自重で落下し弁座体１０ｃに当接して第２
の弁装置５ｂを閉路状態にする。その結果、ロー
タリーコンプレツサ１よりのスーパーヒートガス
がエバポレータ７へと逆流、流入するのを防止す
る。更に時間が経過すると密閉容器２内のスーパ
ーヒートガスは圧縮要素３の図示しないシリンダ
室に流入し、さらにサクシヨンライン８へと流入
し、流体制御弁５の低圧側ケーシング１０内に流
入する（図中矢印ｂで示す）ので該ケーシング１
０内の圧力は急激に上昇し、高圧側ケーシング９
内の圧力と近似となる。前記両ケーシング９，１
０内の圧力が近似になると圧力応動素子１２の下
方に設けたコイルバネ１３の付勢力が両ケーシン
グ９，１０内の圧力差により、圧力応動素子１２
に発生する力に打ち勝つてホルダ１５が押し上げ
られ第１の弁装置５ａは閉路状態となり、コンデ
ンサ４よりのスーパーヒートガスのエバポレータ
７への流入を防止する。

更に圧力応動素子１２を上方に付勢するコイル
バネ１３の作用について第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の弁装
置５ｂ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低圧回
路Ｂのサクシヨンライン８の圧力は急激に上昇す
る。この時、第１の弁装置５ａはまだ開路状態で
ありコンデンサ４と高圧回路Ａの圧力は等しく
徐々に降下する。この停止後の微小時間ｔが経過
すると圧力応動素子１２に作用する高圧側ケーシ
ング９内と低圧側ケーシング１０内との差圧ΔP
と圧力応動素子１２の有効面積Ｓによつて発生す
る力F_P（F_P＝ΔP×Ｓ）に対してコイルバネ１３
の付勢力F_Cが大きくなりホルダ１５が押し上げ
られ第１の弁装置５ａは閉路状態となる。この時
点より高圧側ケーシング９内に流入する冷媒が停
止するので高圧回路Ａの出口管９ｂの圧力は急激
に低下する。この圧力低下により高圧弁１６は更
に弁座体９ｃ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が停止後は第１の弁装
置５ａが閉路する迄の微小時間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、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
ラリーチユーブ６へ流入し正常な冷凍作用を行う
ので、それ以前に第１の弁装置５ａ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
ためには前記差圧ΔPが大きな時に第１の弁装置
５ａを閉弁させることである。一方低外気温時の
高圧側ケーシング９内と低圧側ケーシング１０の
圧力差はだんだんと小さくなり前記差圧ΔPを大
きく設定すると冷凍装置が運転状態でも第１の弁
装置５ａは閉弁状態となり冷凍作用が行なわれな
くなる。以上により前記差圧ΔPは２Kg／cm²前後
に設定している。冷凍装置の起動時には低圧回路
Ｂの圧力は瞬時に低圧となり圧力応動素子１２は
下方に引き下げられ、ホルダ１５を介して圧力応
動素子１２に一体となつた高圧弁１６は下降し、
第１の弁装置５ａが開弁し正常な冷凍作用を行
う。そして特に上下動する圧力応動部材１２に設
けられた連結部材１５及びこの連結部材１５に設
けられた高圧弁１６と、弁座体９ｃの関係におい
て、圧力応動素子１２の変異あるいは、ホルダ１
５と弁座体９ｃの取付誤差に対して高圧弁１６が
移動可能であるので弁座体９ｃを確実に閉弁する
ことができる。またホルダ１５は圧力応動素子１
２に対して突起部１５ａを貫通穴１２ａに圧着固
定したので、組立に際して圧力応動素子１２の熱
変形等を生じることがなく特性の変化をもたらす
ことがない。更にコイルバネ１３の付勢力を調節
する調節装置を弁座体１０ｃに一体的に設けてい
るのでネジ１０ｄの回転により差圧ΔPの設定が
正確に行なえると共に、構造簡単にして安価な調
節装置である。

以上の説明からも明らかな如く、本発明の冷凍
装置用流体制御弁は高圧回路側に介在される第１
の弁装置と、低圧回路側に介在される第２の弁装
置とを有し、前記第１の弁装置と第２の弁装置と
を前記高圧回路と低圧回路の圧力差にて応動する
圧力応動素子にて区画し、前記第１の弁装置を前
記高圧回路を開閉する高圧弁と、前記圧力応動素
子に連結され前記高圧弁を保持する連結部材とで
構成し、前記第２の弁装置を逆止弁動作を行なう
よう構成するとともに、前記圧力応動素子を前記
圧力差が所定値以下の時前記第１の弁装置が閉塞
するように成し、さらに前記連結部材に保持され
た高圧弁がわずかの距離で移動可能にしたもので
あるから、第１の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の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の弁装
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、密閉容器内およびコンデンサ内
のスーパーヒートガスがサクシヨンラインおよび
減圧装置を介してエバポレータに流入するのを防
止する。従つ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共に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。また高圧
弁はホルダに僅かな間隙を持つて移動自在に保持
することにより弁座体とホルダに取付誤差が生じ
ていても高圧弁は弁座体に求心的に閉弁するので
洩れの少い弁機能を保持することができる。又、
第１の弁装置については、圧力応動素子に貫通穴
を設けてホルダの突起部を挿入した後圧着密封し
ているので、溶接やロウ付にて固定するのに比べ
て熱による特性変化がなく簡便で安価であると共
に気密も確実に保持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷凍装置用流体制
御弁を備えた冷凍装置の冷凍サイクル図で運転中
の要部断面図、第２図は第１図相当の停止中の流
体制御弁の要部断面図、第３図は高圧弁部の要部
断面図、第４図はバネ付勢力調節装置の要部断面
図、第５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、５……流体
制御弁、５ａ……第１の弁装置、５ｂ……第２の
弁装置、１２……圧力応動素子、１５……ホルダ
ー（連結部材）、１５ｃ……間隙、１６……高圧
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧回路側に介在される第１の弁装置と、低
   圧回路側に介在される第２の弁装置とを有し、前
   記第１の弁装置と第２の弁装置とを前記高圧回路
   と低圧回路の圧力差にて応動する圧力応動素子に
   て区画し、前記第１の弁装置を前記高圧回路を開
   閉するボール弁からなる高圧弁と、前記圧力応動
   素子に連結され前記高圧弁を保持する連結部材と
   で構成し、前記第２の弁装置を逆止弁動作を行な
   うよう構成するとともに、前記圧力応動素子を前
   記圧力差が所定値以下の時前記第１の弁装置が閉
   塞するように構成し、前記連結部材は突起部を有
   し、この突起部を前記圧力応動素子に設けた貫通
   穴に挿入し圧着固定するとともに、高圧弁を収容
   する凹部を備え、この凹部の開口側をカシメて前
   記高圧弁の径より小さく形成し、この凹部内に前
   記高圧弁を僅かな間隙を有して移動自在に保持し
   てなる冷凍装置用流体制御弁。