JPS6018756Y2

JPS6018756Y2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JPS6018756Y2
Application number: JP9009279U
Authority: JP
Inventors: 裕行直田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1979-06-30
Filing date: 1979-06-30
Publication date: 1985-06-06
Also published as: JPS568262U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は冷凍装置、詳しくは１対のピストンと該ピスト
ンと共に動作するスライド弁とを備えた四路切換弁によ
り冷凍サイクルを可逆とし冷暖房可能とした冷凍装置に
関する。

一般に此種冷凍装置では、四路切換弁は１対のピストン
により弁室と第１及び第２制御室とを区画し、前記弁室
に高圧通路と低圧通路及び二・つの切換通路を開口させ
て、前記高圧通路と低圧通路との切換通路への連通を切
換える時、前記低圧通路の開口部近くの低圧箇所から低
圧冷媒を前記第１及び第２制御室に選択的に連通させて
、前記ピストン及びスライド弁を動作させ切換えを行な
うようにしている。

所が前記スライド弁が切換動作して往く途中、弁室内の
高圧が同時に二つの切換通路ひいては低圧通路に僅かに
連通ずることが生じ、その結果高圧が低下することとな
る、しかも前記スライド弁の動作により高圧通路に連通
していた切換通路がスライド弁により一旦閉鎖された後
低圧通路に連通し始めると同時に、該切換通路に連通し
ていた配管路中の高圧冷媒が四路切換弁側に向きを変え
、該切換通路から低圧通路に連通ずるので、該低圧通路
の低圧が大幅に上昇することとなる。

即ち前記四路切換弁の切換開始により、弁室内の高圧が
低下する一方前記低圧通路に連通していた低圧箇所の低
圧が大幅に上昇して、第１，２制御室に連通した高低圧
の差圧が例えば第３図のごとく０乃至１．０ｋｇ／ｃＪ
迄低下してしまい、高低圧の差が上昇するまでの低下す
る過度時間Ｔが例えば２２（秒）のように長くなって切
換時間が長くなったり、スライド弁が切換工程の途中で
停滞して作動不良の状態が生ずる恐れがあった。

なお、第２図及び第３図は、四路切換弁を利用側熱交換
器を水用とした空冷ヒートポンプ式冷凍装置に適用し、
該冷凍装置における暖房サイクルからデフロストサイク
ルへの切換時の圧力変化を示したものであり、上記の如
き、四路切換弁の切換時の高低圧の差圧低下の問題は、
このような場合に特に著しい。

すなわち、切換過渡期において、切換後低圧となるべき
利用側熱交換器が高温で、温水による熱容量も大きくて
、低圧が下がり難く、しかも熱源側熱交換器が着霜して
おり、高圧が上昇し難い。

従ってこれらにより高低圧の差圧がつき難いからである
。

逆に、デフロストサイクルから、暖房サイクルへの切換
時には、利用側熱交換器がその熱容量により高温である
こと、熱源側熱交換器が比較的低温であることにより、
切換過渡期において、高低圧の差圧は得られ易い傾向に
あり、暖房サイクルからデフロストサイクルへの切換は
ど大きな問題ではない。

しかして本考案は以上の問題に鑑み考案したもので、目
的とする所は、四路切換弁の切換時、１対のピストンに
加える高低圧の差圧低下を確実かつ容易に抑制できて作
動の不良なく迅速かつ確実に切換動作を完了できる冷凍
装置を提供する点にある。

即ち本考案は弁本体に、一対のピストンと該ピストンと
共に動作するスライド弁とを内装し、前記ピストンによ
り弁室と第１及び第２制御室とを区画し、前記弁室に圧
縮機の吐出口と吸入口とにそれぞれ接続する高圧通路と
低圧通路及び二つの切換通路を開口させると共に、前記
低圧通路から圧縮機吸入口に至る低圧ガス管と前記第１
及び第２制御室とを選択的に連通させて、前記ピストン
及びスライド弁を動作させ、前記高圧通路と低圧通路と
の切換通路への連通を切換える如くした四路切換弁を備
え、該四路切換弁の切換えにより冷凍サイクルを可逆と
腰冷暖房可能とした冷凍装置において、前記四路切換弁
による切換特高圧側から低圧側に切換わる熱交換器の切
換後の入口側に、この四路切換弁の切換時高圧冷媒の低
圧側への流量を抑制する制御弁を介装したことを特徴と
するものである。

以下本考案冷凍装置の実施例を図面に基づいて説明する
。

本実施例の冷凍装置は冷房時冷水を、暖房時温水を製造
する空冷ヒートポンプ式であって、因において、Ａは主
弁１、副弁２、パイロット弁３を備えた四路切換弁、４
１は圧縮機、４２は水配管が接続され暖房時凝縮器とな
り冷房時蒸発器となる利用側熱交換器、４３は暖房時作
用する膨張弁、４４は逆止弁、４６は受液器、４７，４
７は冷房時作用する膨張弁、４８．４８は逆止弁、５０
はファン５４を備えて暖房時蒸発器となり冷房時凝縮器
となる熱源側熱交換器、５１はアキュムレータであって
、これら機器を冷媒配管５３によ；り連結している。

図面にしたものは、前記利用側熱交換器４２と受液器４
６とを結ぶ液管を分岐して二系統とし、これら各分岐液
管５３ａ、５３ｂにそれぞれ前記した冷房時作用する膨
張弁４７．４７を介装する：と共に、ヘッダー５２を用
い、前記各分岐液管５３ａ、５３ｂにおける前記膨張弁
４７，４７と前記利用側熱交換器４２との間に前記逆止
弁４８゜４８をもったバイパス管４９．４９を接続して
、このバイパス管４９．４９を介して、前記分岐液管５
３ａ、５３ｂ前記ヘツダー５２に連結しており、又前記
熱源側熱交換器５０と前記受液器４６とを結ぶ液管５３
ｃは一系統から戒り、その途中に前記した暖房時作用す
る膨張弁４３を介装し、この膨張弁４３と前記熱源側熱
交換器５０との間に前記逆止弁４４をもったバイパス管
４５を接続して、このバイパス管４５を介して前記液管
５３Ｃを前記ヘッダー５２に連結している。

又前記ヘッダー５２は、一本の連絡管５３ｄにより前記
受液器４６と連結している。

又前記四路切換弁Ａの主弁１は、前記パイロット弁３の
切換えによる前記副弁２の動作により切換動作させるの
であって、１１はその弁本体で、筒体１１ａの両端にカ
バー１１ｂ、ｌｌｂを設けたものであり、該弁本体１１
内に、１対のピストン１２ａ、１２ｂと該ピストン１２
ａ、１２ｂの間にスライド弁１３とを互いに連結して往
復動自由に内装し、前記弁本体１１内を、スライド弁１
３の弁室１４ｃと、前記ピストン１２ａ及び１２ｂの第
１及び第２制御室１４ａ、１４ｂとに区画している。

また前記弁室１４ｃの中間で、半径方向−側に前記圧縮
機４１の吐出口から連通ずる高圧管１５を接続して、高
圧通路１５ａを開口させると共に、前記弁室１４ｃの中
間で、半径方向他側に内方に突出する突出部１６を設け
、該突出部１６に前記圧縮機４１の吸入口に連通ずる低
圧管１７及び前記利用側熱交換器４２、熱源側熱交換器
５０に連通ずる二つの切換管・１８．１９を接続して、
低圧通路１７ａ及び切換通路１８ａ、１９ａを開口させ
、スライド弁１３の往復動作により高圧通路１５ａから
切換通路１８ａまたは１９ａへの切換及び切換通路１８
ａまたは１９ａから低圧通路１７ａへの切換を行なえる
ようにしている。

又前記第１、第２制御室１４ａ、１４ｂは前記パイロッ
ト弁３の切換えにより切換動作する前記副弁２に接続し
、該副弁２の切換動作により前記制御室１４ａ、１４ｂ
を、前記低圧通路１７ａに選択的に連通させ、該低圧通
路１７ａに連通した制御室１４ａまたは１４ｂ側に前記
ピストン１２ａ、１２ｂを動作させるようにしている。

前記副弁２は、前記主弁１と基本的には同様に構成した
もので、相違する点は冷媒の切換容量が主弁１の１対の
ピストン１２ａ、１２ｂ及びスライド弁１３を切換動作
させるに必要なだけの小容量を備えるごとく小形化した
ことである。

即ち前記副弁２の概略は、弁本体２１に、１対のピスト
ン２２ａ、２２ｂと該ピストン２２ａ。

２２ｂと共に動作するスライド弁２３とを内装し、前記
ピストン２２ａ、２２ｂにより弁室２４Ｃと第１及び第
２制御室２４ａ、２４ｂとを区画し、前記弁室２４ｃに
前記主弁１の高圧通路１５ａに連通ずる高圧通路２５ａ
と低圧通路２７ａ及び二つの切換通路２８ａｖ２９
ａを開口させ、前記第１及び第２制御室２４ａ、２４ｂ
を、前記パイロット弁３に接続し、該パイロット弁３の
切換えにより、前記制御室２４ａ、２４ｂを、副弁２の
低圧通路２７ａに選択的に連通させ、該低圧通路２７ａ
に連通した制御室２４ａまたは２４ｂ側に副弁２のピス
トン２２ａ、２２ｂを動作させるようにしている。

前記パイロット弁３はソレノイド３１を備えると共に、
弁箱３２に二つの出力ポート３２ａ、３２ｂと一つの入
力ポート３２ｃをもち、該入カポ−４３２ｃに低圧導通
管３３と、又二つの出力ポート３２ａ、３２ｂに前記副
弁２の第１、第２制御室２４ａ、２４ｂに接続する低圧
冷媒の二つの出力管３４ａ＊３４ｂをそれぞ
れ導通させたもので、ソレノイド３１を通電状態または
第１図のごとく非通電状態とすることにより、低圧導通
管３３を前記出力管３４ａまたは３４ｂに切換えて連通
させ、前記副弁２の第１または第２制御室２４ａまたは
２４ｂを低圧通路に連通させるようにしている。

即ち前記パイロット弁３は、前記低圧導通管３３に連通
する連通路３５を挟んで二つの弁室３６ａ、３６ｂを設
け、これら弁室３６ａ、３６ｂに前記低圧出力管３４ａ
、３４ｂを開口させると共に連通路３５側は弁室３７ａ
、３７ｂを設けて、弁室３６ａ、３６ｂ内にニードル弁
３８ａ、３８ｂを内装し、かつこれらニードル弁３８ａ
、３８ｂの互いの対向端部を前記連通路３５を通して連
結させると共に、一方のニードル弁３８ａにおける第１
図左側端部にソレノイド３１のスプール３１ａを連結し
該スプール３１ａの右側にバネ３１ｂを設けている。

しかして本考案は以上のごとく構成した冷凍装置におい
て、前記四路切換弁Ａによる切換時高圧側から低圧側に
切換わる熱交換器の入口側に、高圧冷媒の低圧側への流
量を抑制する弁６を介装すべく威したものである。

即ち第１図に示したものは、前記四路切換弁Ａにより暖
房運転からデフロスト運転又は冷房運転に切換える時、
高圧側から低圧側に切換わる前記利用側熱交換器４２の
入口側即ち、前記分岐液管５３ａ、５３ｂの一方
に電磁制御弁６を介装して、該制御弁６を、暖房サイク
ルで暖房運転をしていた状態から主としてデフロスト運
転など冷房サイクルに切換えるとき、前記パイロット弁
３におけるソレノイド３１への通電、非通電の切換えと
同時に閉じるごとくし、一方の分岐液管５３ａを閉鎖し
て高圧冷媒の低圧側への流量を抑制すべく威し、四路切
換弁Ａの主弁１が切換動作を完了した時開いて正常なデ
フロストサイクルを形成すべくしたのである。

尚四路切換弁Ａの切換動作完了時制御弁６を開動作させ
る方法としては、後記するごとく切換動作完了を表わす
高低圧の差圧検出器（図示せず）を設け、前記切換動作
を完了して高低圧の差圧が一定値以上になった時信号を
出力させて、該信号により制御弁６を開動作させるよう
にしてもよいし、又タイマー（図示せず）を設け、該タ
イマーに、四路切換弁Ａの切換完了に要する時間を予じ
め設定して、該タイマーを四路切換弁Ａの切換開始と共
に作動させ、切換完了後該タイマーから出力する信号に
より制御弁６を開動作させるようにしてもよい。

しかして以上の構成において、暖房時には、前記パイロ
ット弁３を非通電と威し第１図のごとく高圧通路１５ａ
１低圧通路１７ａを切換通路１８ａ、１９ａにそれぞれ
連通さて、圧縮機４１から吐出した高圧冷媒を実線矢印
のごとく循環させて、利用側熱交換器４２に導通ずる高
圧冷媒の凝縮作用により暖房運転を行なうのであり、又
冷房時又はデフロスト時には、前記パイロット弁３を通
電状態と威し、高圧通路１５ａ１低圧通路１７ａを切換
通路１９ａ、１８ａにそれぞれ連通させて、圧縮機４１
から吐出した冷媒を点線矢印のごとく循環させて、利用
側熱交換器４２に導通する低圧冷媒の蒸発作用により冷
房運転又は熱源側熱交換器５０での凝縮作用によりデフ
ロスト運転を行なうものである。

そして第１図に示した前記暖房運転を行なっている状態
で、前記パイロット弁３に通電してデフロスト運転に切
換えるごとくした場合、四路切換弁Ａの副弁２における
低圧通路２７ａから低圧冷媒が低圧導通管３３、出力管
３４ａを通り副弁２の第１制御室２４ａに連通して、副
弁２が切換動作し、該動作により高圧通路２５ａ１低圧
通路２７ａがそれぞれ切換通路２９ａ、２８ａを経
て主弁１の第２、第１制御室１４ｂ、１４ａに連通し、
斯く連通した高低圧の差圧により主弁１のピストン１２
ａ、１２ｂｓスライド弁１３が第１制御室１４ａ側に移
動し始める。

斯くのごとく前記スライド弁１３の切換動作により高圧
通路１５ａに連通していた切換通路１８ａがスライド弁
１３により一旦閉鎖された後低圧通路１７ａに連通し始
めると同時に、該切換通路１８ａに連通していた高圧路
中の高圧冷媒が四路切換弁Ａ側に向きを変えて切換通路
１８ａから低圧通路１７ａに連通ずることとなる。

所が前記パイロット弁３の通電と同時に制御弁６が閉じ
２つの分岐管５３ａ、５３ｂの内１つの分岐管５３ａを
閉鎖するので、利用側熱交換器４２へ流入する冷媒量を
大幅に減量できて、主弁１の切換通路１８ａに戻る冷媒
量が少なくなり′、該通路１８ａの圧力ひいては該通路
１８ａに連通する低圧通路１７ａの低圧上昇を防止でき
るのである。

従って高圧通路１５ａ１低圧通路１７ａが連通ずる主弁
１の第２、第１制御室１４ｂ、１４ａにおける高低圧の
差圧低下を防止でき、例えば第２図のごとく高低圧の差
圧低下を最小値でも３．５乃至至５．０（ｋｇ／ｃｆ
ｔ）程度の大きな値にでき、差圧が正常値に復帰する迄
の過渡時間Ｔを９秒の短時間にでき、主弁１の切換動作
を迅速かつ確実に完了させることができるのである。

因みに第２図において、高圧が瞬時低下しているのは、
前記スライド弁１３が切換動作して往く途中、弁室１４
ｃの高圧が同時に二つの切換通路１８ａ、１９ａひいて
は低圧通路１７ａの僅かに連通ずることが生ずるためで
ある。

又前記四路切換弁Ａの動作の内、前記副弁２においても
低圧となるべき第１制御室２４ａは、低圧上昇が小さい
低圧通路１７ａ、２７ａから連通ずるので、主弁１の場
合と同様、低圧上昇を防止できて、副弁２は迅速かつ確
実に切換動作できるのであり、従って前記主弁１の動作
と相俟って四路切換弁Ａは迅速かつ確実に切換動作を完
了でき、斯く完了した後制御弁６を開くことにより定常
なデフロスト運転の状態にできるのである。

又以上の説明では、前記制御弁６は利用側熱交換器４２
のデフロスト時における入口近くに設けたが、第１図点
線で示したごとく受液器４６と膨張弁４７との間に設け
てもよい。

要するに、前記受液器４６と利用側熱交換器４２とを結
ぶ前記分岐液管５３ａ、５３ｂのいずれか一方の任意位
置に設ければよい。

又以上の説明では前記制御弁６はオンオフ形式のものを
用いたが、弁開度を調節できる流量制御弁を用いてもよ
いことは云う迄もない。

この場合、前記した実施例のごとく液管を分岐して２系
統にする必要はない。

更らに、前記制御弁６は、前記利用側熱交換器４２と受
液器４６とを結ぶ液管５３ａに介装したが、前記熱源側
熱交換器５０と受液器４６とを結ぶ液管５３ｃにも介装
することは可能である。

この場合前記液管５３ｃを二系統としてオンオフ形式の
制御弁を用いる他、弁開度の調整により流量を制御する
流量制御弁を用いるのである。

。又以上の説明では、パイロット弁３の低圧導通管３３
及び副弁２の低圧通路２７ａはいずれも主弁１に開口さ
せた低圧通路１７ａの開口部近くに連通させたが、前記
圧縮機４１の吸入口５４近くの冷媒系における最低圧力
箇所に接続してもよく、斯くすることにより四路切換弁
Ａの切換動作時低圧導通管３３、低圧通路２７ａはその
低圧上昇分を迅速に前記最低圧力箇所に逃がすことがで
きて、該箇所の最低圧力に見合う低圧力にできる。

従って主弁１副弁２の、低圧となるべく第１又は第２制
御室の低圧上昇を一層抑制でき第１゜２制御室の差圧を
大きくできて、副弁２及び主弁１の動作を一層迅速かつ
確実に行なえるのである。

又以上の説明では、四路切換弁Ａは副弁２を備えたもの
を用いたが、副弁２を備えず、パイロット弁３の出力管
３４ａ、３４ｂを直接主弁１の第１．２制御室１４ａ、
１４ｂに接続するごとくしたものを用いてもよく、同様
に四路切換弁Ａの切換動作を迅速かつ確実に行なえるの
である。

以上のごとく本考案によれば、四路切換弁の切換開始と
同時に高圧冷媒の低圧側への冷媒量を抑制するようにし
たので、四路切換弁に切換時高圧冷媒が向きを変えて四
路切換弁に流入する冷媒量を少なくできて、斯く流入し
た冷媒が低圧通路に流出することによる低圧通路の低圧
上昇を確実に防止でき、従って四路切換弁における１対
のピストンに加える高低圧の差圧の低下を防止でき、四
路切換弁の切換動作を迅速かつ確実に完了できるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す説明図、第２図は四路切
換弁の切換時における冷媒圧力図、第３図は従来のおけ
る冷媒圧力図である。Ａ・・・・・・四路切換弁、６・・・・・・制御弁、１
２ａ、１２ｂ・・・・・・ピストン、１３・・・・・・
スライド弁、１４ａ・・・・・・第１制御室、１４ｂ・
・・・・・第２制御室、１４ｃ・・・・・・弁室、１５
ａ・・・・・・高圧通路、１７ａ・・・・・・低圧通路
、１８ａ・・・・・・切換通路、１９ａ・・・・・・切
換通路、４２・・・・・・利用側熱交換器５０・・・
・・・熱源側熱交換器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

弁本体に、一対のピストンと該ピストンと共に動作する
スライド弁とを内装し、前記ピストンにより弁室と第１
及び第２制御室とを区画し、前記弁室に圧縮機の吐出口
と吸入口とにそれぞれ接続する高圧通路と低圧通路及び
二つの切換通路を開口させると共に、前記低圧通路から
圧縮機吸入口に至る低圧ガス管と前記第１及び第２制御
室とを選択的に連通させて、前記ピストン及びスライド
弁を動作させ、前記高圧通路と低圧通路との切換通路へ
の連通を切換える如くした四路切換弁を備え、該四路切
換弁の切換えにより冷凍サイクルを可逆とし、冷暖房可
能とした冷凍装置において、前記四路切換弁による切換
時鳥圧側から低圧側に切換わる熱交換器の切換後の入口
側に、この四路切換弁の切換時高圧冷媒の低圧側への流
量を抑制する制御弁を介装したことを特徴とする冷凍装
置。