JPH08296927A - 複合弁及びこの複合弁を用いた冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の流れ方向に対して異なる流通抵抗を付
与することができるとともに騒音を防止できる複合弁及
びこの複合弁を用いた冷凍サイクルを提供する。 【構成】 管内に固定されたストッパバルブ３７に内側
流路４３と抵抗の大きい外側流路４５を形成し、弁体３
９を着座させて内側流路を閉じる構成とし、管内を流体
が一方向に流れる場合には内側流路４３を開き、流体が
他方向に流れる場合には内側流路４３を閉じて外側流路
４５に流体を流す構成であるから、流れ方向の変化に対
して、軽い弁体３９のみが移動するので、音の発生がほ
とんどなく、騒音を防止できる。しかも構成が簡易であ
り、抵抗の変更が容易であるからに、流体に抵抗を付与
するシステムの設計及び変更が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体が流れる管内に設
けられ、流体に対する抵抗の少ない流れと、流体の流れ
抵抗の大きい流れとを生じさせる複合弁及びこの複合弁
を用いた冷凍サイクルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】管内を流れる流体に異なる抵抗を付与す
る場合として、例えば、ヒートポンプ式の空気調和装置
等に用いられる冷媒回路がある。この種の冷媒回路で
は、一般に、圧縮機、利用側熱交換器、キャピラリチュ
ーブ、熱源側熱交換器、四方弁から構成されていて、暖
房運転時には、この順序で冷媒が循環されて利用側熱交
換器が凝縮機として作用し、冷房運転時には、暖房運転
時とは逆方向に冷媒が循環されて、利用側熱交換器が蒸
発器として作用する。このような冷媒の流れ方向の切り
換えにより、１つの冷媒回路により暖房運転と冷房運転
とをおこなうようになっている。尚、キャピラリチュー
ブは冷媒に所定の抵抗を付与して蒸発器で冷媒を減圧さ
せるものである。

【０００３】しかし、キャピラリチューブの抵抗は一定
であるため、通常は周囲温度が高い冷房運転時において
も吐出冷媒の圧力は非常に高く、温度も高温であるが、
周囲温度が低い暖房運転時には圧縮機の吐出圧力はそれ
ほど高くならない。このため冷媒回路にキャピラリチュ
ーブを設けたのみでは、冷房運転時には充分な能力が得
られても、暖房時に充分な暖房能力を得ることができな
い。

【０００４】これに対して、実公昭５１ー１６５１９号
公報には、冷媒回路に配置されたキャピラリに対して直
列に抵抗弁（複合弁）を設ける構成が開示されている。
この抵抗弁は、管に弁座を形成し、弁座に対して中央に
毛細管を有した可動弁体を移動させ、冷房時には可動弁
体を着座させて所定の抵抗を付与し、暖房運転のときに
は弁座から離して流通抵抗を小さくしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の可動弁体を設けた構成によれば、冷房時のみなら
ず、暖房時にも充分な能力を得られるものの、重量の重
い可動弁体が移動しあるいは着座する度に音が発生し、
騒音の原因になるという問題点がある。

【０００６】本発明は、流体の流れ方向に対して異なる
流通抵抗を付与することができるとともに騒音を防止で
きる複合弁及びこの複合弁を用いた冷凍サイクルを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、管内に固定されて管内を仕切るストッパバルブと、
このストッパバルブに対して移動可能に設けられた弁体
とを備え、前記ストッパバルブの内側には流体が流通す
る内側流路が形成され、前記ストッパバルブの外周には
前記管内を連通して前記内側流路より抵抗の大きい外側
流路が形成され、前記弁体が前記ストッパバルブに着座
した場合に前記内側流路を閉じて外側流路のみに流体が
通過するのを許容し、前記弁体が前記ストッパバルブか
ら離れた場合に前記内側流路を開いてその流体の流れを
許容するものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の複合弁において、前記外側流路を螺旋状の溝としたも
のである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の複合弁において、前記外側流路を流体の流れに沿って
直線状に形成したものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、圧縮機、四方切
換弁、利用側熱交換器、減圧装置、熱源側熱交換器を管
を接続して、四方切換弁の切換えで利用側熱交換器によ
る冷暖房運転を可能にした冷凍サイクルにおいて、前記
減圧装置と前記利用側熱交換器との間に複合弁を備え、
この複合弁は管内に固定されて管内を仕切るストッパバ
ルブと、このストッパバルブに対して移動可能に設けら
れた弁体とを備え、前記ストッパバルブの内側には流体
が流通する内側流路が形成され、前記ストッパバルブの
外周には前記管内を連通して前記内側流路より抵抗の大
きい外側流路が形成され、前記弁体が前記ストッパバル
ブに着座した場合に前記内側流路を閉じて外側流路のみ
に流体が通過するのを許容し、前記弁体が前記ストッパ
バルブから離れた場合に前記内側流路を開いてその流体
の流れを許容するものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、管内を流体が
一方向に流れる場合には、弁体がストッパバルブに対し
て離れた位置にあり、流体は流通抵抗の小さい内側流路
を通って流れる。一方、管内を流体が他方向に流体が流
れる場合には、弁体がストッパバルブに着座して内側流
路を閉じる。従って、流体は流通抵抗の大きい外側流路
を流れるので、流体の流れ方向に対して異なる流通抵抗
を付与することができる。しかも、重量の重いストッパ
バルブは管内に固定されており、流体の流れ方向が変わ
ってもストッパバルブは移動することがなく、弁体のみ
がストッパバルブに対して移動する構成であるから、音
の発生がほとんどなく、騒音を防止できる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明によれば、外
側流路を螺旋状の溝としているので、抵抗値の調整が容
易にでき、且つ製造が容易である。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、外側流路
を直線状の溝形状としているので、このような形状にお
いても抵抗値の調整が容易にでき、且つ製造が容易であ
る。

【００１４】請求項４に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルであって、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ
方向を変えた場合に、その冷媒の流れ方向に応じて、流
通抵抗を変化させ、運転状態に応じた能力を確保でき
る。また、冷房運転と暖房運転時との切り換えの他、暖
房運転時における除霜運転の切り換え等においても、騒
音の発生を防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を詳細に説明する。

【００１６】図１乃至図４に、本実施例による複合弁の
構成を示すが、まず、図５を参照してその複合弁が用い
られている空気調和機の冷媒回路について説明する。

【００１７】図５に示す冷媒回路１において、圧縮機３
はマフラ５、四方弁７、室外熱交換器９、キャピラリチ
ューブ１１、二方弁（サービスバルブ）１５、室内熱交
換器１７、三方弁（サービスバルブ）１９、マフラ２
１、四方弁７の順序で冷媒管により接続されて冷媒回路
が構成されて、圧縮機３と四方弁７との間にはアキュム
レータ２７が配置されている。また、マフラ５及び四方
弁７の間と室外熱交換器９及びキャピラリ１１の間には
除霜運転時に高温冷媒の一部を室外熱交換器に流すため
の除霜回路２３が設けられており、その除霜回路２３は
電磁弁２５により開閉されるようになっている。

【００１８】キャピラリチューブ１１と二方弁１５との
間には、複合弁３１が配置されている。

【００１９】この複合弁３１は、キャピラリチューブ１
１との作用により、室外熱交換器９または室内熱交換器
１７が蒸発器として作用する場合に、冷媒に付与する抵
抗を変えるものである。

【００２０】即ち、室外熱交換器９が蒸発器として作用
する場合には、冷媒にはキャピラリチューブ１１と複合
弁３１の抵抗３３とが付与され、室内熱交換器１７が蒸
発器として作用する場合には、キャピラリチューブ１１
のみの抵抗が付与される。従って室内熱交換器１７が蒸
発器として作用する場合にその手前で冷媒に付与する抵
抗を小さくしている。

【００２１】複合弁３１は、図１に示すように、概略的
には、冷媒の他方向の流れ（室内暖房運転時）には抵抗
３３を付与し、一方向の流れ（室内冷房運転時）には一
方向弁３５を開き抵抗３３をバイパスするもので、具体
的には、ストッパバルブ３７と弁体３９とを備えてお
り、ストッパバルブ３７は、冷媒管４１内に固定されて
管内を冷媒の流れに対して仕切っている。

【００２２】このストッパバルブ３７にはその中央部に
冷媒管の長さ方向に沿って内側流路４３が形成されてい
る。内側通路４３は、冷媒管４１に対して十分広い口径
を有しており、ここを流れる冷媒（流体）にほとんど抵
抗を付与することがない。

【００２３】ストッパバルブ３７は、本実施例では、冷
媒管４１内に圧入されて固定されているが、冷媒管４１
内に固定されていればよく、溶接による固定やビードを
管に形成してストッパとする構成であってもよい。

【００２４】ストッパバルブの外周面には外側流路であ
る、ねじ溝４５が形成されている。このようにねじ溝４
５を形成することによって、ここを通過する流体は所定
の抵抗を受けることになる。抵抗値は、ねじ溝のピッ
チ、幅、深さ等により決定されるほか、ねじ溝４５の長
さであるストッパバルブ３７の長さＬによっても決定さ
れる。従って、簡単な構成で所定の抵抗を付与すること
ができ、要求される抵抗が変わった場合には、容易にそ
の値を変更できる。また、システムのコンパクト設計が
可能になる。

【００２５】ストッパバルブ３７の中央部には流体をほ
とんど抵抗なく流す内側流路４３が形成されている。こ
の内側流路４３に流体を流すことにより、簡単な構成で
抵抗を与えることなく流体を流すことができる。

【００２６】弁体３９は、内側流路４３の開口４３ａを
開閉するものであり、図２に示す如く一方向に流体が流
れる場合には流体に押されてストッパバルブ３７に着座
して開口４３ａを閉じ、図１に示す如く他方向に流体が
流れる場合には、ストッパバルブ３７の内側流路４３を
通過して流れる流体に押されて移動して、開口４３ａを
開くものである。弁体３９は、図４に示すように、開口
４３ａを閉じるために、中央部３９ａがこの開口４３ａ
よりも広い面積を有しており、その外周部には四方に凸
部３９ｂが形成されており、凸部３９ｂ間の空間Ａを流
体が流れるようになっている。尚、弁体３９の形状は、
特に限定されるものでなく、中央部が開口４３ａを閉じ
る一方、外周部から流体が流れる構成であればよく、例
えば、図４に示すように、凸部３９ｂは４個に限らず、
図６に示すように３個形成されているものであってもよ
い。また、この凸部３９ｂは管内を移動する際に冷媒管
４１の内壁に摺動して移動を案内する。

【００２７】また、冷媒管４１には、図１に示すよう
に、弁体３９の移動を制限するビード４７が形成されて
いる。ストッパバルブ３７の端面である開口４３ａから
ビード４７までの距離Ｍは、管内径をＨよりも小さい寸
法に設定されており、弁体３９が倒れるのを防止してい
る。

【００２８】次に、上記実施例の作用を説明する。

【００２９】冷房運転時には、図５に実線の矢印で示す
ように、圧縮機３、マフラ５、四方弁７、室外熱交換器
９、キャピラリチューブ１１、複合弁３１、二方弁１
５、室内熱交換器１７、三方弁１９、マフラ２１、四方
弁７、アキュムレータ２７の順序で冷媒が循環される。

【００３０】この冷房運転の場合には、複合弁３１では
冷媒は一方向弁３５を通過し、抵抗３３を通過しないの
で、冷媒にはキャピラリチューブ１１のみの抵抗が付与
され、これにより冷媒が減圧される。従って、蒸発器と
して作用する室内熱交換器１７の能力は、キャピラリチ
ューブ１１により十分に得ることができる。

【００３１】この冷房運転時に複合弁３１では、図１に
示すように、冷媒はストッパバルブ３７の内側流路４３
を通り、更にストッパバルブ３７から離れた位置にある
弁体３９の外側空間Ａを通過して流れる。従って、複合
弁３１では冷媒に抵抗を付与することなく流れる。

【００３２】暖房運転時には、図５の破線矢印で示すよ
うに、四方弁７が切り換わって位置し、圧縮機３、マフ
ラ５、四方弁７、マフラ２１、三方弁１９、室内熱交換
器１７、二方弁１５、複合弁３１、キャピラリチューブ
１１、室外熱交換器９、四方弁７、アキュムレータ２７
の順序で冷媒が循環される。

【００３３】この暖房運転の場合には、複合弁３１では
抵抗３３を通過するので、キャピラリチューブ１１と共
同して高負荷の抵抗が付与される。従って、蒸発器とし
て作用する室外熱交換器９の能力を高くでき、外気温度
が低い場合であっても熱を十分に汲み上げることがで
き、十分な暖房を得ることができる。

【００３４】暖房運転時に複合弁３１では、図２に示す
ように、弁体３９は冷媒に押されてストッパバルブ３７
側に移動して、内側流路４３の開口４３ａを閉じる。従
って、冷媒はストッパバルブ３７の内側流路を通らない
で、外側のねじ溝４５を通過するので、このねじ溝４５
により流体に所定の抵抗が付与される。

【００３５】しかも、冷房運転から暖房運転に切り換え
る場合や、暖房運転時に除霜運転をする場合には、冷媒
の流れ方向が反対の方向に切り換わるが、その場合に
も、重量の軽い弁体３９が移動してストッパバルブ３７
の開口４３ａを開閉するだけであるから開閉時に騒音と
なることがほとんどない。特に、重量のあるストッパバ
ルブ３７は移動することなく管内に固定されているの
で、開口４３ａの開閉時における衝撃も少ない。

【００３６】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

【００３７】例えば、ストッパバルブ３７の外側流路は
ねじ溝４５に限らず、図７に示すように、ストッパバル
ブ３７の縦に直線状に形成された溝４９であっても、上
述した実施例と同様な効果を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、ストッ
パバルブに内側流路と抵抗の大きい外側流路を形成し、
弁体を着座させて内側流路を閉じる構成とし、管内を流
体が一方向に流れる場合には内側流路を開き、流体が他
方向に流れる場合には、内側流路を閉じる構成であるか
ら、重量のあるストッパバルブは管内に固定されてお
り、軽い弁のみが移動するので、音の発生がほとんどな
く、騒音を防止できる。しかも構成が簡易であり、抵抗
の変更が容易であるから、流体に抵抗を付与するシステ
ムの設計が容易になる。

【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、外
側流路を螺旋状の溝としているので、抵抗値の調整が容
易にでき、且つ製造が容易である。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、外側流路
を直線状の溝形状としているので、抵抗値の調整が容易
にでき、且つ製造が容易である。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルであって、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れ
方向を変えた場合に、その冷媒の流れ方向に応じて、流
通抵抗を変化させ、運転状態に応じた能力を確保する。
また、冷房運転と暖房運転時との切り換えの他、暖房運
転時における除霜運転の切り換え等においても、騒音の
発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による複合弁の配置状態を示
し、内側流路の開状態を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例による複合弁の配置状態を示
し、内側流路の閉状態を示す断面図である。

【図３】図１に示す複合弁のストッパバルブを抜き出し
て示す側面図である。

【図４】図１に示す弁体の管内における配置状態を示す
断面図である。

【図５】本発明の実施例にかかる冷凍サイクルの回路図
である。

【図６】他の実施例による弁体の形状を示す断面図であ
る。

【図７】他の実施例による外側流路の形状を示す断面図
である。

【符号の説明】

３１ 複合弁 ３７ ストッパバルブ ４３ 内側流路 ４５ ねじ溝（外側流路） ４９ 縦溝（外側流路）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内に固定されて管内を仕切るストッパ
   バルブと、このストッパバルブに対して移動可能に設け
   られた弁体とを備え、前記ストッパバルブの内側には流
   体が流通する内側流路が形成され、前記ストッパバルブ
   の外周には前記管内を連通して前記内側流路より抵抗の
   大きい外側流路が形成され、前記弁体が前記ストッパバ
   ルブに着座した場合に前記内側流路を閉じて外側流路の
   みに流体が通過するのを許容し、前記弁体が前記ストッ
   パバルブから離れた場合に前記内側流路を開いてその流
   体の流れを許容することを特徴とする複合弁。
2. 【請求項２】 前記外側流路は螺旋状の溝であることを
   特徴とする請求項１に記載の複合弁。
3. 【請求項３】 前記外側流路は流体の流れに沿って直線
   状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   複合弁。
4. 【請求項４】 圧縮機、四方切換弁、利用側熱交換器、
   減圧装置、熱源側熱交換器を管を接続して、四方切換弁
   の切換えで利用側熱交換器による冷暖房運転を可能にし
   た冷凍サイクルにおいて、 前記減圧装置と前記利用側熱交換器との間に複合弁を備
   え、この複合弁は管内に固定されて管内を仕切るストッ
   パバルブと、このストッパバルブに対して移動可能に設
   けられた弁体とを備え、前記ストッパバルブの内側には
   流体が流通する内側流路が形成され、前記ストッパバル
   ブの外周には前記管内を連通して前記内側流路より抵抗
   の大きい外側流路が形成され、前記弁体が前記ストッパ
   バルブに着座した場合に前記内側流路を閉じて外側流路
   のみに流体が通過するのを許容し、前記弁体が前記スト
   ッパバルブから離れた場合に前記内側流路を開いてその
   流体の流れを許容することを特徴とする冷凍サイクル。