JPS5812971A - 冷暖房装置 - Google Patents

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】 本発明は電動形（パルスモータ形）膨張弁を用いた冷暖
房装置に関する。

冷暖房装置の冷媒回路中に挿入される膨張弁としては、
負荷の変動に対し冷媒流量を速やかに増減でき、かつ調
整を正確に行うことができること、並びに運転起動時や
運転停止時に冷媒流量を最大限に増加させ急速冷暖房を
行い、あるいはコンプレッサの入出力口の圧力を速やか
に均等化する等を行うことができるものが望まれている
。

しかし従来における膨張弁は、蒸発器出口部温度を感熱
筒により圧力に変換し、この圧力によりベローズやダイ
ヤプラム等の隔膜を変形させて弁棒を上下動させ冷媒の
流量を制御していた。しかしこの方法にあっては、蒸発
器出口部の温度を圧力に変換するために感温筒の応答速
度が遅く、かつ膨張弁等は積分動作をもたないため冷凍
サイクル負荷によって過熱度が変化するという欠点があ
ったＱ また上記した弁棒の移動量が小さく、かつ冷媒による流
体圧が大きいため作動圧も大きくしなければならない等
の欠点を有していた。

そこで近年、上記した欠点を是正するものとして、蒸発
器出入口部での温度を電気信号に変換し、その電気信号
で電磁コイル内に挿入された鉄心を上下動させる比例型
膨張弁が開発されているが、しかしこの膨張弁にあって
は応答性が改良されるものの、弁調整、すなわち弁開度
の微調整が非常に難しいという欠点があった。

本発明は斜上の点に鑑みて成されたもので、その目的と
するところは、負荷の変動に対し冷媒流量を速やかに増
減できると共に微調整を容易に行えることにより、最適
冷暖房が行える冷暖房装置を提供するにある。

また本発明の他の目的とするところは、弁の最大および
最小開度を迅速に行うことができることにより、急速冷
暖房を行えると共に停止時のコンプレッサ入出力ロ圧カ
を速やかに均等化できて、再起動の時間を短縮し得る冷
暖房装置を提供するにある。

さらに本発明の他の目的とするところは、コイル部をケ
ーシングの外に配置し、電気的絶縁の問題、発熱の問題
を解決すると共に回転部でのシールの問題がないので漏
れを防止でき、かつ小型化が図れ製作容易でコストの低
減を図ることができる冷暖房装置を提供寒：子にある。

°以下に本発明の一実施例を第１図に示す冷媒回路を参
考に説明する。

図において、１１はコンプレッサであり、電磁四方弁１
２を介して、熱源側熱交換器１３、正逆流可能な電動形
膨張弁１４及び利用側熱交換器１５を環状に連結して、
冷暖可能な冷凍サイクルｉ形成している。１６はコンプ
レッサ１１への吸入管部に設けた受液器である。すなわ
ち、この冷凍サイクルは、冷房運転時においては、コン
プレ９．す１１から吐出された冷媒は順次、電磁四方片
１２、熱源側熱交換器（蹄縮器として動作）１３、正逆
流可能な電動形膨張弁１４、利用側熱交換器（蒸発器と
して動作）１５、電磁四方弁１２、受液器１６を通過し
て、コンプレッサ１１へ吸入される。

また暖房運転時においては、コンプレッサ１１から吐出
された冷媒は、順次、電磁四方弁１２、利用側熱交換器
（凝縮器として動作）１５、電動形膨張弁１４、熱源側
熱交換器（蒸発器として動作）１３、電磁四方弁１２、
受液器１６を通過して、コンプレッサ１１へ吸入される
。　　１７．１Ｂは各々、利用側熱交換器の温度、その
冷媒出口温度と　　　　　（？を検出する感温抵抗素子
である。１９．２０は各々、熱源側熱交換器１３の温度
、その冷媒出口温度とを検出する感温抵抗素子である。

２１は電気制御回路であり、冷房運転時には感温抵抗素
子１７．１８の両者からの信号により、一方暖房運転時
には感温抵抗素子１９．２０の両者からの信号により電
動形膨張弁１４の開度を制御するものである。さらに、
２２は立ち上がり制御電気回路であり、運転起動時には
電気制御回路２１には通電せず、電動形膨張弁１４に“
多数パルスを印加し、運転起動かつ所定時間を経過した
後、通電゛を電動形膨張弁１４から電気制御回路２１に
切換えるものである。

以下前記型動形膨張弁１４、すなわちパルスモータ形の
膨張弁の構造を第２図以降について説明する。

１はシリンダ一部１ａとケーシング部１ｂとが一体成形
された本体にして、シリンダ一部１ａの下端に冷媒流入
管２が、また側面には冷媒流出管３が固着されている。

そして上記流入管２が固着された部分には弁座１ａ＋　
が形成されている。４はシリンダ一部１ａに形成したネ
ジ孔１ａ２に螺合された弁棒にして、先端ニードル弁４
ａが上記弁座１ａ＋　内に臨んでいる。そしてこの弁棒
４の上端には角孔４ｂが穿たれている。５はケーシング
部ｌｂ内に仕切板１ｂ１と後述する蓋体６との間に形成
された減速ギヤにして、その出力軸５ａが仕切板１ｂ＋
　を貫通してシリンダ一部ｌａ内に臨むと共に先端角柱
部５ａが上記弁棒４の角孔４ｂ内に上下動自在に挿入さ
れている。従って出力軸５ａが回転されると、弁棒４は
回転しながら上下動する。６はケーシング１ｂの上端開
口部に螺合密閉された非磁性体による蓋体にして、中央
より上方に肉薄の円筒部６ａが延長されると共にその上
端に軸受部６ｂが一体に形成されている。また蓋体６の
中央には軸受６Ｃが嵌着されている。

なお蓋体６はケーシング１ｂに螺合締付けると、下面傾
斜部６ｄがケーシング１ｂの段部ｌｂ２に当接するので
、この部分において密閉されるが、より密閉度を良くす
るのであれば、開口部６ｅにシール材（例えば半田や接
着剤）を充填することにより行える。７は外周面にＮ極
とＳ極が交互に着磁された永久磁石である回転子にして
、上記円筒部６ａ内に回転自在に収納されると共に回転
軸７ａが上記軸受部６ｂと軸受６Ｃとに軸支されている
。そして回転軸７ａの下端は軸受６Ｃより突出されると
共に上記減速ギヤ５と噛合する歯車７ｂが固着されてい
る。８は２相のコイルからなる固定子にして、上記円筒
部６ａの外周に嵌合されている。そしてそのリード線８
ａは蒸発器出入口（図示せず）の差温を検出すると共に
該差温変化に比例してパルス信号を送出するコントロー
ラに接続されている。従って差温が大きくなると正のパ
ルスが発生するので、固定子８には正のパルスが印加さ
れ、回転子７をパルプが開く方向に回転させる。９は上
記した軸受部６ｂに螺合固定された固定手押え部材にし
て、これを締め付けることにより固定子８を蓋体６側に
押え付け、固定子８を固定する。　　　　　、、１．、
、 次に上記構成に基いて動作を説明する。

今コントローラより固定子８たるコイルに正または負の
パルスが印加されると、該コイルはＮ極またはＳ極に励
磁され、回転子７たる永久磁石はパルスの数に比例した
回転角で回転する。これにより回転軸７ａが回転され、
減速ギヤ５で減速“されて出力軸５ａに伝達される。出
力軸５ａが回転されると、その角柱部５ａが角孔４ｂに
挿入されていることからして、弁棒４が回転されてその
ニードル４ａが弁座１ａ＋　を開閉する。

ところで上記において、冷媒の流体圧はニードル４ａに
加わるが、ここで流体はネジ孔１ａ２を介して弁棒４の
上部空間にも流れ込む（もし上下空間において差圧が生
じるような場合には、二点鎖線で示すような貫通孔４Ｃ
を形成しても良い）ので、弁棒４には外圧が加わらず、
従って駆動トルクは小さくて良いので、モータの小形化
が図れる。また回転子７までを密閉された蓋体６内に収
納したことにより、回転部分でのシールが全く不要にな
り、シールの□・信頼性を向上できる。

また電流を流す固定子８をケーシングの外に出　　　　
　　　　：１゛したことにより、電気的絶縁は全く問題
が無くなると共にコイルの自己加熱および通過流体の温
度による発熱の問題も全く心配もな（、しかも固定子８
は取外し自在であるから、断線や他のコイルとの交換も
容品に行えるものである。

第２，３図は他の弁部分の実施例を示し、第１図におけ
る弁棒４にあっては、出力軸５ａの回転力によってニー
ドル４ａが弁座１ａ＋　に喰い込む可能性があるが、本
実施例ではこの点における改良を施している。

すなわち第２図において、弁棒４の下端に空胴部４ｄを
形成すると共に該空胴部４ｄ内にニードル４ａを抜は出
ないように挿入し、かつスプリング１０によって押圧し
ている。これによりニードル４ａはスプリング１０のば
ね力によって弁座１ａｌ　に押圧され、ニードル４ａが
弁座１ａ＋　に当接した後は弁棒４のみが下降すること
となる。従ってニードル４ａが弁座１ａ＋　に喰い込む
ようなことはない。

また第３図において、流入管２と流出管３とがシリンダ
ー１ａの側面に固定されると共に弁座１ａ１によって上
室１ａ３と下室１ａ４とに区画し、上室１ａ３と流入管
２を、下室１ａ４と流出管３を夫々連通し、また下室ｔ
ａ４内にニードル４ａを弁座１ａ＋側に向けて挿入する
と共にスプリング１０によって常時ニードル４ａを弁座
１ａ＋側に押し付ける。そして弁棒４の下端を細くして
突杆４ｅとなし、これをニードル４ａの先端に当接する
。これにより弁棒４が下降するとニードル４ａはスプリ
ング１０のばね力に抗して下降し弁を開口する。また弁
棒４が上昇するとニードル４ａはスプリング１０のばね
力によって上昇し、弁座１ａ＋　に当接する。従ってニ
ードル４ａが弁座１ａ１に喰い込むようなことはない。

なおモータはパルスモータに限定されるものではなく、
同期電動機等の他のモータも利用できる。

さらに回転子７は永久磁石でな（とも良く、回転鉄片子
（この場合は内部に永久磁石が固定され、該永久磁石と
コイルとの間に位置させる）を利用することもできる。

またパルスモータを利用した場合は、パルス数によって
回転角を制御できるので、モータの極数を多くすること
により１パルスにおける回転角を小さくでき、従ってこ
の場合には減速ギヤ５は必ずしも必要としない。

以上の構成において、次に作用を説明する。

通電開始時には、立ち上がり制御電気回路２２により電
気制御回路２１には通電せず、電動形膨張弁１４内のコ
イル８に多数のパルス信号が印加され、電動形膨張弁１
４の開弁、′すなわち弁座１ａ１と弁棒４の下端との間
の開放が急速に大きくなった状態で冷房または暖房運転
が行われる。従って急速冷房または暖房が行われるもの
である。そして所望時間経過して冷房または暖房運転が
定常状態に達した後、立ち上がり制御回路２２により電
動形膨張弁１４から電気制御回路２１へと通電の切換え
が行われる。電気制御回路２１に通電が行わえると、冷
房運転時には感温抵抗素子１７゜１８からの、一方暖房
・運転時には感温抵抗素子１９．２０からの温度差によ
る電圧差として検出し、その電圧差に応じて電動形膨張
弁１４内のコイル８にパルス信号を印加し制御するよう
になる。

すなわち、電圧差が大きいときは多くのパルスを発生し
て電動形膨張弁１４を大きく開放するようにし、また電
圧差が小さいときはパルス数を小さくして開放度合いを
小さくするようにしている。

また冷暖房停止時には、立ち上がり制御回路２２よりの
パルス信号によって電動形膨張弁１４の弁を大きく開け
てコンプレッサ１１の両端圧力差は速やかに均等化する
。これにより再起動までの待ち時間を短縮することがで
きる。

本発明は上記したように、冷房または暖房運転時に蒸発
器の温度とその冷媒出口温度との差を検出して電動形膨
張弁のコイルへのパルス数を制御することにより負荷に
応じて冷暖房能力を極めて速やかに制御できると共に冷
暖房起動時および停止時に弁開度を速やかに最大にでき
ることにより、急速冷暖房が行え、かつ停止時は速やか
にコンプレッサの出入口圧を均等化でき再起動までの時
間を短縮できる外、モータの回転子を弁棒か収納さ　　
　　　　！Ｉｌれるケーシング内に収納すると共にこの
ケーシングの外周に固定子を配置したので回転部でのシ
ールが不要となりシールの信頼性を向上し得ると共に発
熱する固定子はケーシング外であるから放熱に考慮をは
らう必要がなく、また固定子であるコイルの取外しが容
易に行えることにより、コイルの断線や、駆動力を大き
くし、あるいは小さくする等によるコイルの交換が自由
に行え、また弁棒への流体圧が加わらないことによりモ
ータに小型の６のを使用でき全体として小型化が図れる
外、組立てが容易で生産コストの低減が図れる等の効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷暖房装置の冷媒回
路図、第２〜４図は同冷暖房装置に用いる電動形膨張弁
の夫々実施例を示す断面図である。 １・・・本体、４・・・弁棒、６ａ・・・円筒部、７・
・・回転子、８・・・フィル、１３，１５・・・熱交換
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 螺合回転する弁棒を有する本体内に肉薄の同筒部をシー
   ル状態で形成し、該円筒部内に回転子を、また円筒外周
   に固定子を夫々配置したパルスモータ形膨張弁を冷媒回
   路中に設け、かつ上記固定子を冷媒回路中に設けられた
   温度検出器よりの電気信号をパルス信号に変換する電気
   制御回路に接続し、上記パルス信号によって回転子を回
   転させて上記弁棒を上下動させ冷媒の流量を制御するよ
   う、にしたことを特徴とする冷暖房装置。