(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの膨張機の制御装置に不具合が発生し膨張機が異常高速回転となることを防止し、膨張機の信頼性の向上を図る。【解決手段】膨張機２２の回転部分に遠心力によって変形する部材とそれに相対する部分に固定されたリング状部材２６を設置し、異常高速発生時には変形部材２５が変形することによって固定部と接触し、機械的な制動を掛け、もしくは発電機のコイル間を短絡することによって膨張機の異常高速回転を抑制し膨張機の信頼性を高めることが出来る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部と電動機部を収納する密閉容器とで構成された圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と、膨張機構部と発電機部を収納する密閉容器とで構成された膨張機と、前記膨張機の発電機部で発生した電力を制御する負荷装置と、前記膨張機により膨張された冷媒を蒸発させるための蒸発器と、これらの間に冷媒を循環させる冷媒配管を有する冷凍サイクル装置であって、前記膨張機の回転部に高速回転時変形する変形部材を持ち、前記変形部材が変形時に内面が当接する場所に固定されたリング状部材を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記変形部材として一端がピンで回転部に固定され他端が遠心力に抗する弾性体で保持される構成としたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記リング状部材内面に発電機コイルの一端と電気的に接続したスリップリングＡと発電機コイルの他の一端と電気的に接続したスリップリングＢを絶縁配設し、前記変形部材が遠心力によりスリップリング１及びスリップリング２に接触することで前記発電機部の回路を電気的に短絡する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張機を有する蒸気圧縮型の冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、環境保護の観点から、オゾン層を破壊せず地球温暖化係数のきわめて小さい二酸化炭素の冷媒を用いた冷凍空調機が開発されている。二酸化炭素の特性上，フロンを冷媒とした冷凍空調機に比べ冷凍効率（ＣＯＰ）が不充分なため，冷凍効率を向上させる必要がある。そこで，図５に示すごとく，冷媒５の膨張行程を等エンタルピーに近い膨張とする膨張弁に代えて，冷媒５の膨張行程を等エントロピーに近い膨張とする膨張機２２を用いることにより，冷凍効率を向上させた冷凍空調機８がある（例えば、特許文献１参照）。上記膨張機２２には，冷媒５の膨張行程を制御するための負荷装置２８が取り付けてある。
【特許文献１】特開２００１−１４１３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、膨張工程で発生する電力を制御するための負荷装置が故障した場合、膨張機は無負荷状態となり、想定回転数以上の異常高速回転する問題が発生したりしていた。
【０００４】
本発明は、想定される最高回転数以上になると膨張機の回転部に設置された変形部材が遠心力により変形しリング状部材に接触することにより機械的もしくは電気的にブレーキを掛けることにより回転数が異常に高速になることを防止でき、たとえ負荷装置に不具合が生じた場合でも膨張機の破損を確実に防止し信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置の膨張機は、異常高速回転時に回転部に設置した変形部材と固定部に設置したリング上部材の接触により機械的もしくは電気的な制動を掛けることにより膨張機の破損を防止し信頼性の高い冷凍サイクル装置が得られるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の冷凍サイクル装置は、特にフロンと比べて冷凍効率が不十分な二酸化炭素冷媒を用いた機器を高効率化する場合において、高い信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、圧縮機構部と電動機部を収納する密閉容器とで構成された圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と、膨張機構部と発電機部を収納する密閉容器とで構成された膨張機と、前記膨張機により膨張された冷媒を蒸発させるための蒸発器と、これらの間に冷媒を循環させる冷媒配管を有する冷凍サイクル装置であって、前記膨張機の回転部に高速回転時変形する変形部材を持ち、前記変形部材が変形時に内面が当接する場所に固定されたリング状部材を配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置である。これによって、異常高速運転を回避することができるので、高い信頼性を確保した冷凍サイクル装置を提供することができる。
【０００８】
第２の発明は、前記変形部材として一端がピンで回転部に固定され他端が遠心力に抗す
る弾性体で保持される構成により適切な弾性体を適用することにより回転数の上限設定を簡単に設定でき、高い信頼性を確保した冷凍サイクル装置を供給することが出来る。
【０００９】
第３の発明は、前記変形部材と前記リング状部材とが接触した状態で前記発電機部の回路を電気的に短絡する構成としたことにより電気的な制動が可能であり、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す。圧縮機構部２１ａと電動機部２１ｂと密閉容器２１ｃから構成される圧縮機２１と、圧縮機２１により圧縮された冷媒５を冷却するための放熱器１６と、膨張機構部２２ａと電動機部２２ｂと密閉容器２２ｃから構成される膨張機２２と、膨張機２２により膨張された冷媒５を蒸発させるための蒸発器１７と、これらの間に冷媒を循環させる冷媒配管１１を有する冷凍サイクル装置１である。
【００１２】
図２は、本発明の第１の実施の形態における膨張機の縦断面図である。膨張機の回転部分２４に設置され高速回転時に遠心力で変形する変形部材２５と前記変形部材２５が変形時に内面が当接する場所に固定されたリング状部材２６を設置したものであり、想定最高回転数以下の回転では変形部材２５とリング状部材２６の内面は一定の距離を保ち、制動作用が働くことなく回転できる。想定最高回転数以上の異常高速回転時は遠心力の作用により変形部材２５がリング状部材２６の内面に接触することにより機械的な制動作用を生じ、膨張機の回転数を抑制する。
【００１３】
リング状部材は複数の円弧状部材に分割されていても同様の効果を生じる。
【００１４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置の膨張機内部断面図を示す。前記変形部材として一端がピン２７で回転部に回転自在に固定され他端が遠心力に抗する弾性体２８で保持される構造のため想定最高回転数が変更された場合でも弾性体２８のバネ常数を変更することにより容易に設計変更が可能となる。
【００１５】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置の膨張機内部の断面図と膨張機内部の電気回路を示す。異常高速回転時には変形部材２５がスリップリングＡ２９及びスリップリングＢ３０を短絡させ発電機の回路を短絡させることにより電気的な制動がかかり、膨張機の回転数を抑制することが出来る。
【００１６】
なお、発電機とスリップリングＡ２９またはスリップリングＢ３０の間に制動力を調整するために抵抗を直列に接続しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、圧縮機構部と電動機部とそれぞれを収納する密閉容器とで構成された圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を冷却するための放熱器と、膨張機構部と電動機部とそれぞれを収納する密閉容器とで構成された膨張機と、膨張機により膨張された冷媒を蒸発させるための蒸発器と、これらの間に冷媒を循環させる冷媒配管を有する冷凍サイクル装置であって、膨張機の回転部に高速回転時変形する変形部材を持ち前記変形部材が変形時に内面が当接する場所に固定されたリング状部
材を配置したことにより膨張機の異常高速回転を抑制することにより、高い信頼性を確保した冷凍サイクル装置を提供することができるので、空調機、給湯機、カークーラー等の冷凍サイクル装置の用途に適応できる。また、膨張機としては、例えばレシプロタイプ、スクリュータイプ、ベーンロータリタイプ、スクロールタイプ、ローリングピストンタイプ、スイングピストンタイプ等のさまざまな様式に用いても共通に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１における膨張機の断面図
【図３】本発明の実施の形態２における膨張機の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における膨張機の断面図と電気回路図
【図５】従来の冷凍サイクル装置を示す構成図
【符号の説明】
【００１９】
１  冷凍サイクル
１１  冷媒配管
１６  放熱器
１７  蒸発器
２１  圧縮機
２２  膨張機
２２ａ  膨張機構部
２２ｂ  電動機部
２２ｃ  密閉容器
２３  負荷装置
２４  回転部分
２５  変形部材
２６  リング状部材
２７  ピン
２８  弾性体
２９  スリップリングＡ
３０  スリップリングＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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