JPS63263365A - 可逆膨張弁 - 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】 〔発明の目的〕 童栗上皇肌■光互 本発明は、ヒートポンプ式冷暖房装置等において用いら
れる膨張弁に関する。

ｌ米互技街 ヒートポンプ式冷暖房装置においては、冷媒の流通方向
を逆転することによって冷暖房の切換えを行なうように
なっているが、暖房時において室外気温が低いと室外熱
交換器に着霜することがある。かかる場合の除霜方法と
して、従来は冷媒の流通方向を四方弁によって切換え、
室外熱交換器に高圧高温の冷媒を供給する方法を用いる
ことが多かった。しかし、この方法では室内熱交換器が
蒸発器となり不都合であるから、除霜時にも冷媒の流通
方向を転換せずに室内熱交換器に高温冷媒を供給したま
まで室外熱交換器に高温冷媒を供給する方法が提案され
ている。

かかる方法に関しては、第８図のように圧縮機Ｃの吐出
側の高温高圧冷媒の一部を電磁弁Ｓ３等が付いたバイパ
ス管を介して直接に室外熱交換器Ａの前に導入するか、
または第９図のように膨張弁Ｅに併設した電磁弁Ｓｔ等
を介して室内熱−交換器Ｂ内の不完全凝縮のままの温い
冷媒を室外熱交換器Ａへ導入するなどの手段があった。

しかし、これらの手段はいづれも配管や電磁弁等を増設
しなければならず、制御回路も複雑となって設備コスト
の上昇を免れることができなかった。

ゞ　しよ°と　る口　占 そこで本発明は従来の膨張弁と電磁弁の両方の機能を兼
ね備え、しかも正逆いづれの方向の冷媒の流れも同様に
制御できる制御弁を提供することを目的としたものであ
る。

〔発明の構成〕 。　占を”ン　るための 上述の目的を達成できる本発明の可逆膨張弁は、上部弁
室と下部弁室とを区画する隔壁に設けた弁座に対して該
上部弁室側から無段階に進退するニードル弁体を備えた
膨張弁において、主流体通路が開口する１対の弁シート
を該下部弁室の対向側壁に対称的に設け、該下部弁室内
には該弁シート間を遊動可能で且該開口の任意の一方を
閉止できる対称形状の弁体と、該弁体が該弁シートに対
し平行方向に遊動することを規制するピストン状の弁体
保持体であって該下部弁室内に上下摺動可能であるよう
に嵌合されたものと、該弁体保持体と該隔壁との間に形
成された背圧空間を拡大する方向に該弁体保持体を付勢
する手段とを設けると共に該付勢手段の作動終端におい
て該弁体の中心が該開口の共通軸線上に位置するよう構
成し、該下部弁室と該背圧空間とを連絡する漏洩通路で
あってその流通抵抗がニードル弁の全開時における流通
抵抗より大であるものおよび該上部弁室から主流体通路
のそれぞれへ向う流れのみを許容する副通路をそれぞれ
設けて構成されたものである。

なお、本発明の弁におけるニードル弁体の進退はパルス
モータなどを組込むことによって無段階的に行なうこと
が好ましい。

このような本発明の可逆膨張弁においてピストン状の弁
体保持体によって区画された下部弁室内の弁シート側空
間と背圧空間とは、たとえば弁体保持体自身に設けた漏
洩通路や弁本体側に設けた漏洩通路、あるいは弁体保持
体と下部弁室側壁との隙間などの通路によって連絡され
ていて、弁体保持体が下部弁室内で上下に移動するとき
流体の圧縮が起らないことが必要である。そして更に、
この漏洩通路の流通抵抗は、ニードル弁の全開時の流通
抵抗よりも大きく、そしてこの漏洩通路を通って弁シー
ト側空間から背圧空間へ流体が流入するときの圧力差が
、背圧空間を拡大するように弁体保持体を付勢する手段
、たとえばスプリングの力に勝るように設定されること
が必要である。

また、上部弁室と主流体通路のそれぞれとを連絡する副
通路には逆止弁が設けられてあって、主流体通路からの
流体は直接に上部弁室に流入することができないように
構成されている。

作二」且 このように構成された本発明の可逆膨張弁において、主
流体通路のいづれか一方より流体が流入するとき、ニー
ドル弁が閉止されていると下部弁室内は均等に加圧され
、弁体は流出側の弁シートに圧着されるから流体は流出
することができない。

そこでニードル弁が少し開くと、流体は背圧空間を経て
上部弁室に入り、流出側の副通路を経て流出側の主流体
通路へ向う。更にニードル弁が開くと流量が増加するが
、ニードル弁が全開に近くなると背圧空間の圧力が大き
く低下し、それによって背圧空間が縮小する方向に弁体
保持体が移動する。このとき流出側弁シートに圧着され
ていた弁体は弁体保持体によって主流体通路開口からず
らされることとなり、主流体通路が開放される。

このように本発明の可逆膨張弁はニードル弁がパイロ７
ト弁として作動をし、また構造が対称的となっていて、
流れの方向が逆であっても全く同じように作動する。

尖立拠 本発明の可逆膨張弁の例を第１図に示す。

１は弁本体であり、その上部には上蓋１１が取付けられ
、内部に取り付けられた隔壁２と上Ｍ１１との間には上
部弁室２１が形成されている。隔壁２には弁座２２が設
けてあり、モータ９によって駆動されるニードル弁体３
で開閉するようになっている。

９は弁本体１の上部に取付けられた電動式アクチュエー
タである。９１はニードル弁体３が貫通できるように上
蓋１１に植立された雄ねじ筒であり、９２は雄ねじ筒９
１に回動自在に螺着されたロータである。９４はシール
ドチューブ９３の外側に取付けられたステータコイルで
ある。ロータ９２とニードル弁体３の上端部３１とは回
転自在に結合されていて、ロータ９２は回転するに伴っ
て雄ねじ筒９１に添った軸方向移動を起すが、この軸方
向移動はばね９５によって遊びがないようにニードル弁
体３に伝えられ、ニードル弁体３はロータ９２の回転量
に比例して進退する。

弁本体１の下部には主流体通路ａ、ｂが開口する弁シー
ト４ａ　、４ｂが弁室側壁面に対向して設けられている
。５は球形の弁体であって、弁シート４ａ、４ｂの任意
の一方の開口を閉止することができる。６は弁室内を上
下に摺動することができるピストン状の弁体保持体であ
り、その下部には弁体５の弁シー）４ａ　、４ｂの間の
遊動のみが自由であるガイド枠６１が形成されている。

従って弁体５はガイド枠６１の中で遊動範囲が規制され
ていて、弁シート面と平行方向には遊動できない、弁体
保持体６には、隔壁２との間に形成された背圧室１３と
下部弁室１２とを連絡するための細い漏洩通路６２が設
けられている。７は背圧室１３内に設けられたスプリン
グであり、スプリングの作動終端において弁体保持体６
が押されて弁室底面に当接したとき、弁体５の中心が弁
シート上の開口の共通軸線上に位置するように構成され
ている。

また、１ａは上部弁室２１と主流体通路ａとを連絡する
ように弁本体ｌ内に穿設された副通路であり、８ａは副
通路ｌａ中に設けられた逆止弁で主流体通路ａから上部
弁室２１へ向う流れを阻止するものである。■ｂおよび
８ｂは、同様に上部弁室２１から主流体通路すへ向う流
れのみを許容する、それぞれ副通路および逆止弁である
。

このように構成された可逆膨張弁を暖冷房用空調回路に
組込んだ例を第２図に示す０図におシ）てＡは室外熱交
換器、Ｂは室内熱交換器、Ｃは圧縮機、Ｄは四方切換弁
、ＥＶは本発明の可逆膨張弁である。

第２図の空調回路における本発明の可逆膨張弁の作動の
様子を第３〜６図によって説明する。

第３図は通常の冷房運転時における状態を示すものであ
る。室外熱交換器Ａから主流体通路ａを通って流入する
冷媒は一下部弁室１２内に入り、漏洩通路６２を経て背
圧室１３にも入るから、弁体保持体６の上面と下面との
圧力が均衡し、弁体保持体６はスプリング７の力によっ
て押し下げられ、弁体５は弁シー）４ｂの開口を閉止し
た位置を保つ。従って、背圧室１３内の冷媒はニードル
弁体３によって流量を制限されつつ上部弁室２１に入り
、逆止弁８ｂに阻止されることなく副通路１ｂを経て主
流体通路すへ向うが、副通路ｌａ内の冷媒は逆止弁８ａ
に阻止されて上部弁室２１へは入れない。

第４図は冷房運転開始時などにおいて冷媒の供給を増加
させる必要がある場合の状態を示すものである。室外熱
交換器Ａからの冷媒の圧力が下部弁室１２と背圧室１３
にかかっているときにニードル弁体３の開度をあげてゆ
くと、漏洩通路６２の流通抵抗のために背圧室１３の圧
力が低下し、背圧室１３と下部弁室１２の間の差圧がス
プリング７の押圧力に勝るに至ったとき弁体保持体６が
押上げられ、従って弁体５が弁シート４ｂからずれる。

このとき冷媒は主流体通路ａから下部弁室１２を経て主
流体通路すに流出することになり、室内熱交換器Ｂには
大量の冷媒が供給できる。

第５図は通常の暖房運転時における状態を示すものであ
る。このとき、冷媒は室内熱交換器Ｂから主流体通路す
を通って流入し、下部弁室１２、漏洩通路６２、背圧室
１３、弁座２２開口、上部弁室２１、副通路１ａ、主流
体通路ａを順に経て室外熱交換器Ａに向う。この流れの
状態は第３図における通常の冷房運転時と全く対称的で
ある。

第６図は暖房運転中に室外熱交換器の除霜をする場合の
状態を示すものである。このときは、第４図における操
作と同様に、ニードル弁体３の開度をあげることにより
弁体保持体６が押上げられ、弁体５がずれて主流体通路
ａが開放される。従って、室内熱交換器Ｂ内の不完全凝
縮状態の高温冷媒がそのまま室外熱交換器Ａ内に流入し
、除霜が行われる。

このような本発明の可逆膨張弁の流量特性は第７図に示
す如くであり、流体の方向が順逆いづれでも同様に制御
できるものである。

〔発明の効果〕

本発明の可逆膨張弁は、低流量における精密な流量制御
ができると共に大流量を開閉する能力をも備えているか
ら、暖房時の室外熱交換器の除霜をするために冷凍回路
を複雑化する不利が避けられるばかりでなく、運転開始
時に大量の冷媒を供給して急速かつ高出力の運転も可能
である。

このような弁特性はいづれの流通方向でも同じであるか
ら装置に組付ける際に方向性を考慮する必要がない上に
、冷房、暖房いづれの場合でも同様な急速運転が可能で
ある利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可逆膨張弁の例の断面図、第２図は本
発明の可逆膨張弁を使用した冷暖房用冷凍回路の例、 第３〜６図は本発明の可逆膨張弁の作動状況を説明する
それぞれの断面図、 第７図は本発明の可逆膨張弁の流量特性の例のグラフ、 第８〜９図は従来の冷暖房用冷凍回路の例である。 １・・・弁本体、ａ、ｂ・・・主流体通路、ｌａ、ｌｂ
・・・副通路、１１・・・上蓋、１２・・・下部弁室、
１３・・・背圧室、２・・・隔壁、２１・・・上部弁室
、２２・・・弁座、３・・・ニードル弁体、４ａ　、４
ｂ・・・弁シート、５・・・弁体、６・・・弁体保持体
、６１・・・ガイド枠、６２・・・漏洩通路、７・・・
スプリング、８ａ　、８ｂ・・・逆止弁、９・・・アク
チュエータ、９１・・・雄ねじ筒、９２・・・ロータ、
９５・：・ばね。 特許出願人　　　株式会社鷺宮製作所 第１因 第２図 第４図　　　第３図 第６図　　　　第５図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上部弁室と下部弁室とを区画する隔壁に設けた弁座に対
   して該上部弁室側から無段階に進退するニードル弁体を
   備えた膨張弁において、主流体通路が開口する１対の弁
   シートを該下部弁室の対向側壁に対称的に設け、該下部
   弁室内には該弁シート間を遊動可能で且該開口の任意の
   一方を閉止できる対称形状の弁体と、該弁体が該弁シー
   トに対し平行方向に遊動することを規制するピストン状
   の弁体保持体であって該下部弁室内に上下摺動可能であ
   るように嵌合されたものと、該弁体保持体と該隔壁との
   間に形成された背圧空間を拡大する方向に該弁体保持体
   を付勢する手段とを設けると共に該付勢手段の作動終端
   において該弁体の中心が該開口の共通軸線上に位置する
   よう構成し、該下部弁室と該背圧空間とを連絡する漏洩
   通路であってその流通抵抗がニードル弁の全開時におけ
   る流通抵抗より大であるものおよび該上部弁室から主流
   体通路のそれぞれへ向う流れのみを許容する副通路をそ
   れぞれ設けてなる可逆膨張弁。