JPH08296929A - 双方向定圧膨張弁 - Google Patents

双方向定圧膨張弁

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JPH08296929A
JPH08296929A JP7101802A JP10180295A JPH08296929A JP H08296929 A JPH08296929 A JP H08296929A JP 7101802 A JP7101802 A JP 7101802A JP 10180295 A JP10180295 A JP 10180295A JP H08296929 A JPH08296929 A JP H08296929A
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/38Expansion means; Dispositions thereof specially adapted for reversible cycles, e.g. bidirectional expansion restrictors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】冷房時と暖房時のいずれの状態でも機能して無
駄な装置コストのかからない双方向定圧膨張弁を提供す
ることを目的とする。 【構成】冷媒流路管1内の冷媒の流れ方向が変わること
によって感圧体50が調圧室32内で冷媒の流れ方向に
移動して、一対の弁体36a,36bのうち下流側に位
置する弁体36bが全開になると共に、上流側に位置す
る弁体36a部分が冷媒を断熱膨張させる絞り部41a
になるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷暖房両用に用いら
れるヒートポンプ方式の冷凍サイクルにおいて、圧力が
一定になるように冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り込
むための定圧膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】ヒートポンプ方式の冷凍サイクルでは、
室内の熱交換器と室外の熱交換器との間の冷媒の流れ方
向を逆にすることにより、下流側の熱交換器が蒸発器に
なって冷房状態と暖房状態とが切り替わる。そして、そ
のいずれの状態の場合でも、蒸発器に送られる冷媒圧が
一定になるように冷媒を断熱膨張させる必要がある。
【0003】そこで、以前は、冷房時用と暖房時用の二
つの定圧膨張弁を並列に配置してその各々に逆止弁を接
続し、冷房時と暖房時の各々の場合に、いずれか一方の
定圧膨張弁が機能するようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのように冷
房時用と暖房時用の二つの定圧膨張弁を並列に配置して
その各々に逆止弁を接続する構造は、一方の定圧膨張弁
が常に機能していないので、無駄な装置コストがかかっ
ていることになる。
【0005】そこで本発明は、冷房時と暖房時のいずれ
の状態でも機能して無駄な装置コストのかからない双方
向定圧膨張弁を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の双方向定圧膨張弁は、ヒートポンプ式冷凍
サイクル中の一対の熱交換器間に接続された冷媒流路管
の途中に形成された空間からなる調圧室と、上記調圧室
内の冷媒の圧力に対応して管軸方向の長さが変化するよ
うに上記調圧室内に配置された感圧体と、上記感圧体の
両端部に連結されて上記冷媒の流路面積を上記調圧室の
両側において変化させるように配置された一対の弁体と
を有し、上記冷媒流路管内の冷媒の流れ方向が変わるこ
とによって上記感圧体が上記調圧室内で冷媒の流れ方向
に移動して、上記一対の弁体のうち下流側に位置する弁
体が全開になると共に、上流側に位置する弁体部分が冷
媒を断熱膨張させる絞り部になるようにしたことを特徴
とする。
【0007】そして、上記感圧体は上記感圧室内の冷媒
圧力が高まると長さが縮められ、それによって、上流側
に位置する弁体が上記感圧室側に引き寄せられて上記感
圧室入口側の冷媒流路面積が狭められ、その結果上記感
圧室内及び下流側冷媒流路管内の冷媒圧力が一定に維持
されるようにするとよい。
【0008】
【作用】冷媒流路管内の冷媒の流れ方向が変わると感圧
室内の感圧体が流れ方向に移動し、その結果、一対の弁
体のうち下流側に位置する弁体が全開になって感圧室内
と下流側冷媒流路管内の冷媒圧力が等しくなり、上流側
に位置する弁体部分が絞り部となってそこを通過する冷
媒が断熱膨張する。
【0009】そして、感圧体は周囲の感圧室内の冷媒圧
力が高まると長さが縮められ、それによって、上流側に
位置する弁体が感圧室側に引き寄せられて感圧室の入口
流路路面積が狭められ、その結果、感圧室内と下流側冷
媒流路管内の冷媒圧力が一定に維持される。
【0010】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図2は、
ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いた冷暖房装置を示し
ており、装置は室内に置かれる室内機10と室外に置か
れる室外機20とに分かれている。
【0011】その室内機10には室内熱交換器11が配
置され、室外機20には、室外熱交換器21の他、冷媒
を圧縮するための圧縮機22と、圧縮機22に液冷媒が
戻るのを防ぐためのアキュムレータ23とが配置されて
いて、それらを冷媒が循環する。また、冷房時と暖房時
とで冷媒の流れ方向を逆転させるように切り換えるため
の四方弁24が、冷媒流路の途中に配置されている。
【0012】また室外機20側には、室内熱交換器11
と室外熱交換器21との間を連通接続する冷媒流路管1
の途中に、冷媒を断熱膨張させて一定の圧力で下流側に
送り出すための双方向定圧膨張弁30が介挿接続されて
いる。
【0013】図1は、双方向定圧膨張弁30を示してい
る。双方向定圧膨張弁30は、冷媒流路管1を分割した
部分に構成されており、両側で冷媒流路管1に固定され
た円筒状のケース31で囲まれていて、その内側の空間
が調圧室32になっている。ケース31と冷媒流路管1
との接続部はシール部材でシールされて、調圧室32は
外部に対して気密に構成されている。
【0014】調圧室32内には、感圧体50が収容され
ている。感圧体50は、調圧室32の軸方向に伸縮自在
な蛇腹筒状のベローズ51の両端に各々ディスク52が
気密に固着されていて、両ディスク52間に圧縮コイル
スプリング54が装着されて構成されている。そして、
感圧体50内の圧力は負圧に設定されている。
【0015】圧縮コイルスプリング54によって軸方向
に押し広げられるように付勢された両側のディスク52
は、冷媒の圧力の影響がない状態では、冷媒流路管1の
端部部材(調圧室32の両側壁面)で形成された外側ス
トッパ34a,34bに当接する。
【0016】したがって、両外側ストッパ34a,34
b間の間隔が感圧体50の最大軸方向長さLo であり、
感圧体50の軸方向長さLは、冷媒圧の影響によって感
圧体50が縮められた長さΔL分だけ、Loより短くな
る。
【0017】圧縮コイルスプリング54の内側には、山
高帽状の内側ストッパ55が両ディスク52から内方に
向き合うように突出配置されていて、両ディスク52間
に予め形成されている隙間の軸方向長さが、感圧体50
が最大限縮むことができる長さ(ΔLmax)になってい
る。56及び57は、両内側ストッパ55を軸方向に遊
びをもって連結する連結部材である。
【0018】外側ストッパ34a,34bより外側に
は、各々内方の感圧体50側へ漸次細くなるテーパ状の
弁座35a,35bが形成されていて、球状の弁体36
a,36bが各々外側から弁座35a,35bに対向し
て配置されている。
【0019】そして、弁座35a,35bと弁体36
a,36bとの隙間部分が、冷媒を断熱膨張させるため
の絞り部41a,41bになっている。調圧室32内で
は、ケース31の内周面とベローズ51との間の空間が
冷媒流路になっている。
【0020】なお、両弁体36a,36bの有効受圧面
積は等しく設定されている。ただし、冷房時と暖房時と
で冷媒の膨張特性を変えたい場合等には、両弁体36
a,36bの有効受圧面積を異ならせればよい。
【0021】両弁体36a,36bと感圧体50両端の
ディスク52との間には各々ロッド37a,37bが介
装連結されていて、両弁体36a,36b共に、外方か
ら弁座35a,35bに向けて圧縮コイルスプリング3
8a,38bで付勢されている。
【0022】39a,39bは、圧縮コイルスプリング
38a,38bと弁体36a,36bとの間に介装され
た受け部材である。40a,40bは、圧縮コイルスプ
リング38a,38bの他端側を受けるように冷媒流路
管1内に螺合されたバネ受けナットであり、回転させる
ことによって、圧縮コイルスプリング38a,38bの
バネ力を調整することができる。
【0023】このように構成された実施例装置におい
て、感圧体50の軸方向長さLは、三つの圧縮コイルス
プリング54,38a,38bのバネ力及び感圧体50
の内外圧がバランスする状態で決まる。したがって、感
圧体50の軸方向長さLは、調圧室32内の冷媒圧Px
によって決まることになる。
【0024】図1は、左側にある室外熱交換器21から
右側にある室内熱交換器11に向かって冷媒が流される
冷房時の状態を示しており、上流側の冷媒流路管1a内
の冷媒圧Paが下流側の冷媒流路管1b内の冷媒圧Pb
より高い、即ち、Pa>Pbの状態になっている。
【0025】この状態では、図1に示されるように、感
圧体50が冷媒の流れによって右側に押しつけられる状
態になるので、下流側の弁体36bは全開状態になり、
その結果、調圧室32内の冷媒圧Pxは下流側の冷媒流
路管1b内の冷媒圧Pbと等しくなる。即ち、Px=P
bである。そして、上流側の弁体36a部分の絞り部4
1aが、冷媒を断熱膨張させるための絞りになる。
【0026】その結果、下流側の冷媒流路管1b内の冷
媒圧Pbが下がると調圧室32内の冷媒圧Pxも同じだ
け下がり、それに伴ってLが伸びるので、上流側の弁体
36aが開き方向に移動して、上流側の冷媒流路管1a
から調圧室32内に送り込まれる冷媒流量が増加する。
すると、Pxが大きくなるのでLが縮んで、上流側の冷
媒流路管1aから調圧室32内に送り込まれる冷媒流量
が減少する。
【0027】また、逆に下流側の冷媒流路管1b内の冷
媒圧Pbが上がると調圧室32内の冷媒圧Pxも同じだ
け上がり、それに伴ってLが縮むので、上流側の弁体3
6aが閉じ方向に移動して、上流側の冷媒流路管1aか
ら調圧室32内に送り込まれる冷媒流量が減少する。す
ると、Pxが小さくなるのでLが伸びて、上流側の冷媒
流路管1aから調圧室32内に送り込まれる冷媒流量が
増加する。
【0028】このような動作の結果、定圧膨張弁30は
常にLが一定になるように動作する。それは、調圧室3
2内の冷媒圧Px即ち下流側冷媒流路管1b内の冷媒圧
Pbが一定になることであり、蒸発器11へ送られる冷
媒圧が一定に維持されることになる。
【0029】なお、上流側の弁体36aの有効受圧面積
が感圧体50のディスク52の有効受圧面積に比べて非
常に小さいので、上流側の冷媒流路管1a内の冷媒圧P
aは、感圧体50の動作に対してほとんど影響を与えな
い。また、影響がある場合は、Lが一定になる圧力Px
が変わるだけである。
【0030】上記の動作は、上流側の冷媒流路管1a内
の冷媒圧Paが下流側の冷媒流路管1b内の冷媒圧Pb
より低い暖房状態の場合、即ち、Pa<Pbの場合に
も、左右が反対になるだけで上記と全く同様に行われ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒流路管内の冷媒の
流れ方向が変われば、感圧室内の感圧体が流れ方向に移
動して、一対の弁体のうち下流側に位置する弁体が全開
になって感圧室内と下流側冷媒流路管内の冷媒圧力が等
しくなり、上流側に位置する弁体部分が絞り部となって
そこを通過する冷媒が断熱膨張するので、冷媒の流れ方
向が冷暖房のいずれの状態であっても冷媒を断熱膨張さ
せることができる。
【0032】そして、感圧体は周囲の感圧室内の冷媒圧
力が高まると長さが縮められ、それによって、上流側に
位置する弁体が感圧室側に引き寄せられて感圧室の入口
流路路面積が狭められて感圧室内と下流側冷媒流路管内
の冷媒圧力が一定に維持されるので、冷暖房いずれの場
合でも同じ装置で冷媒を定圧膨張させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の双方向定圧膨張弁の断面図で
ある。
【図2】本発明の実施例の冷凍サイクルの全体略示図で
ある。
【符号の説明】
1 冷媒流路管 30 双方向定圧膨張弁 32 調圧室 50 感圧体 36a,36b 弁体 41a,41b 絞り部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒートポンプ式冷凍サイクル中の一対の熱
    交換器間に接続された冷媒流路管の途中に形成された空
    間からなる調圧室と、 上記調圧室内の冷媒の圧力に対応して管軸方向の長さが
    変化するように上記調圧室内に配置された感圧体と、 上記感圧体の両端部に連結されて上記冷媒の流路面積を
    上記調圧室の両側において変化させるように配置された
    一対の弁体とを有し、 上記冷媒流路管内の冷媒の流れ方向が変わることによっ
    て上記感圧体が上記調圧室内で冷媒の流れ方向に移動し
    て、上記一対の弁体のうち下流側に位置する弁体が全開
    になると共に、上流側に位置する弁体部分が冷媒を断熱
    膨張させる絞り部になるようにしたことを特徴とする双
    方向定圧膨張弁。
  2. 【請求項2】上記感圧体は上記感圧室内の冷媒圧力が高
    まると長さが縮められ、それによって、上流側に位置す
    る弁体が上記感圧室側に引き寄せられて上記感圧室入口
    側の冷媒流路面積が狭められ、その結果、上記感圧室内
    及び下流側冷媒流路管内の冷媒圧力が一定に維持される
    請求項1記載の双方向定圧膨張弁。
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