JP2002195698A - ヒートポンプ用制御弁 - Google Patents

ヒートポンプ用制御弁

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JP2002195698A JP2001145344A JP2001145344A JP2002195698A JP 2002195698 A JP2002195698 A JP 2002195698A JP 2001145344 A JP2001145344 A JP 2001145344A JP 2001145344 A JP2001145344 A JP 2001145344A JP 2002195698 A JP2002195698 A JP 2002195698A
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
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    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 除霜運転用の冷媒回路及び電磁弁等を廃止す
る。 【解決手段】 超臨界ヒートポンプでは高圧側の冷媒圧
力が高いので、循環する冷媒の密度が高く、体積流量が
小さくても大きな質量流量を得ることができる。このた
め、ヒートポンプ運転時は勿論、除霜運転時において
も、フロン等を冷媒とする未臨界ヒートポンプに比べ
て、少ない体積流量にて必要とする熱量（質量流量）を
得ることができる。したがって、除霜運転時において必
要とする体積流量と、ヒートポンプ運転時に必要とする
体積流量との差が小さくなるので、弁体３１４の全スト
ローク寸法を第２テーパ部３１４ｂの長さより大きくす
ることで、制御弁３００の最大流量を従来（除霜運転用
の冷媒回路及び電磁弁等を設けている場合）に比べて大
きくすれば、除霜運転用のバイパス回路及び電磁弁を設
けることなく、除霜運転時において必要とする体積流量
を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧側の冷媒圧力
が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクル（以
下、超臨界ヒートポンプと呼ぶ。）に適用される、流量
制御用の制御弁であって、超臨界ヒートポンプにて温水
を生成する給湯器に用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】超臨界ヒートポンプは勿論、高圧側の冷
媒圧力が冷媒の臨界圧力未満となるヒートポンプ（以
下、未臨界ヒートポンプと呼ぶ。）においても、低圧側
の熱交換器（室外器）にて大気中から熱を吸収するた
め、室外器内の冷媒温度を大気（外気）温度より下げる
必要がある。このため、冬期間のごとく、外気温度が低
いときには、室外器の表面温度が０℃以下となるため、
室外器の表面に霜が付着してしまう。
【０００３】そこで、通常、室外器の表面に霜が付着し
たときには、圧縮機から吐出した高温の冷媒を室外器に
流入させて室外器の表面に付着した霜を除去する除霜運
転を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、除霜運転中
は、圧縮機から吐出した高温の冷媒を室外器に流入させ
るので、室外器にて大気中から熱を吸収すること（ヒー
トポンプ運転）することができない。そこで、通常、除
霜運転時には、ヒートポンプ運転時に比べて多量の冷媒
を循環させることにより、除霜運転時間を短くしてい
る。
【０００５】このため、従来は、除霜運転用の冷媒回路
（圧縮機から吐出された冷媒を室内器を迂回して室外器
に導くバイパス回路）、及びこの冷媒回路を開閉する電
磁弁等を設けていたので、ヒートポンプを構成する部品
点数の低減を図ることが難しく、ヒートポンプの製造原
価低減を図ることが困難であった。
【０００６】本発明は、上記点に鑑み、除霜運転用の冷
媒回路及び電磁弁等を廃止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】超臨界ヒートポンプでは
高圧側の冷媒圧力が高いので、循環する冷媒の密度が高
く、体積流量が小さくても大きな質量流量を得ることが
できる。このため、ヒートポンプ運転時は勿論、除霜運
転時においても、フロン等を冷媒とする未臨界ヒートポ
ンプに比べて、少ない体積流量にて必要とする熱量（質
量流量）を得ることができる。
【０００８】したがって、除霜運転時において必要とす
る体積流量と、ヒートポンプ運転時に必要とする体積流
量との差が小さくなるので、除霜運転用の冷媒回路（バ
イパス回路）及び電磁弁等を設けることなく、ヒートポ
ンプ運転時に冷媒流量を制御する制御弁の最大流量を従
来（除霜運転用の冷媒回路及び電磁弁等を設けている場
合）に比べて大きくすることで、除霜運転時において必
要とする体積流量を確保することができる。
【０００９】そこで、請求項１に記載の発明では、弁体
（３１４）の可動可能な全ストローク寸法が、テーパ部
（３１４ｂ）における前記弁体（３１４）の移動方向の
長さより大きくなるように設定されていることを特徴と
しているので、最大流量を従来より大きくすることがで
き、除霜運転用の冷媒回路及び電磁弁等を廃止しても、
除霜運転時において必要とする体積流量を確保すること
ができる。
【００１０】また、請求項２に記載の発明では、弁口
（３１３）のうち弁体（３１４）側の端部には、弁体
（３１４）側に向かうほど弁口（３１３）の開口面積が
増大するテーパ部（３１３ａ）が形成されており、弁口
（３１３）を流通する冷媒流量が所定流量未満のときに
は、弁体（３１４）の先端（３１４ｅ）が、テーパ部
（３１３ａ）のうち最も開口面積が小さくなる部位（３
１３ｃ）より開度が縮小する側に位置し、さらに、弁口
（３１３）を流通する冷媒流量が所定流量以上のときに
は、弁体（３１４）の先端（３１４ｅ）が、テーパ部
（３１３ａ）のうち最も開口面積が小さくなる部位（３
１３ｃ）より開度が拡大する側に位置するように構成さ
れていることを特徴としているので、最大流量を従来よ
り大きくすることができ、除霜運転用の冷媒回路及び電
磁弁等を廃止しても、除霜運転時において必要とする体
積流量を確保することができる。
【００１１】さらに、請求項３に記載の発明では、弁体
（３１４）の移動量に応じて弁口（３１３）を流通する
冷媒流量を制御する通常流量調節領域（Ａ）と、弁体
（３１４）の移動量によらず、通常流量調節領域（Ａ）
における最大流量より大きい流量を流通させる最大流量
領域（Ｂ）とを有するように構成されていることを特徴
としているので、最大流量を従来より大きくすることが
でき、除霜運転用の冷媒回路及び電磁弁等を廃止して
も、除霜運転時において必要とする体積流量を確保する
ことができる。
【００１２】請求項４に記載の発明では、高圧側の冷媒
圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクル
であって、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧
縮機（１００）から吐出する高圧冷媒を放冷する放熱器
（２００）と、循環冷媒流量を制御するとともに、高圧
冷媒を減圧するヒートポンプ用制御弁（３００）と、ヒ
ートポンプ用制御弁（３００）から流出した冷媒を蒸発
させる蒸発器（４００）とを備え、圧縮機（１００）の
起動した時から所定時間が経過するまで、ヒートポンプ
用制御弁（３００）の開度を所定開度以上とし、その
後、ヒートポンプ用制御弁（３００）の開度を目標開度
まで縮小させるバルブ制御モードを有することを特徴と
する。
【００１３】これにより、所定以上の開度を維持してい
る間に異物をヒートポンプ用制御弁（３００）外に排出
することができるので、サイクル内に混入した異物が制
御弁３００で詰まってしまうことを未然に防止すること
ができる。
【００１４】請求項５に記載の発明では、高圧側の冷媒
圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクル
であって、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、圧
縮機（１００）から吐出する高圧冷媒を放冷する放熱器
（２００）と、請求項３に記載のヒートポンプ用制御弁
（３００）と、ヒートポンプ用制御弁（３００）から流
出した冷媒を蒸発させる蒸発器（４００）とを備え、圧
縮機（１００）の起動した時から所定時間が経過するま
で、ヒートポンプ用制御弁（３００）の開度を最大流量
領域（Ｂ）に対応する開度とし、その後、通常流量調節
領域（Ａ）に対応する開度にてヒートポンプ用制御弁
（３００）の開度を制御するバルブ制御モードを有する
ことを特徴とする。
【００１５】これにより、最大流量領域（Ｂ）に対応す
る開度を維持している間に異物をヒートポンプ用制御弁
（３００）外に排出することができるので、サイクル内
に混入した異物が制御弁３００で詰まってしまうことを
未然に防止することができる。
【００１６】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００１７】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る超臨界ヒートポンプ用の制御弁を、温水を
生成する給湯器に適用したものであって、図１は本実施
形態に係る給湯器の模式図である。
【００１８】図１中、一転鎖線で囲まれた機器が超臨界
ヒートポンプを構成するものであり、１００は冷媒（本
実施形態では、二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であ
り、本実施形態では、圧縮機構と圧縮機構を駆動する電
動モータ（駆動手段）とが一体となった電動式の圧縮機
を採用している。
【００１９】２００は圧縮機１００から吐出した高温・
高圧の冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱する給
湯用熱交換器（ガスクーラ、放熱器）であり、本実施形
態では、冷媒流れと給湯水流れとを対向流れとすること
により、給湯水と冷媒との熱交換効率を高めている。
【００２０】３００は、バルブ開度を調節することによ
り、ヒートポンプサイクル内を循環する冷媒流量及び圧
縮機１００の吐出圧（高圧側圧力）を制御するととも
に、冷媒を減圧する制御弁であり、４００は制御弁３０
０にて減圧された低温・低圧の冷媒を蒸発させて外気
（大気）から熱を吸収する室外器（蒸発器）である。な
お、制御弁３００の詳細は後述する。
【００２１】５００は室外器４００から流出する冷媒を
液相冷媒と気相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１０
０の吸入側に流出させるとともに、ヒートポンプサイク
ル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
【００２２】また、６００は給湯用熱交換器２００にて
生成された高温の温水（給湯水）を保温貯蔵する保温タ
ンクであり、７００は給湯水を循環ささせるポンプであ
る。
【００２３】次に、制御弁３００について述べる。
【００２４】図２は制御弁３００の断面図であり、３１
０は、冷媒流路３１１を上流側空間３１１ａと下流側空
間３１１ｂとに仕切る隔壁部３１２が形成されたステン
レス製のバルブボディであり、この隔壁部３１２には、
上流側空間３１１ａと下流側空間３１１ｂと連通させる
弁口３１３が設けられている。
【００２５】３１４は弁口３１３の開度（バルブ開度）
を調節する柱状のニードル弁体（以下、弁体と略す。）
であり、この弁体３１４の弁口３１３側端部には、図３
に示すように、弁口３１３側に向かうほど断面積が縮小
する第１、２テーパ部３１４ａ、３１４ｂが形成されて
いる。
【００２６】なお、本実施形態では、第１テーパ部３１
４ａのテーパ比Ｃ（ＪＩＳ Ｂ ０６１２参照）が、第
２テーパ部３１４ｂのテーパ比Ｃより大きくなるように
段付き状のテーパ部としている。
【００２７】一方、弁口３１３のうち弁体３１４側の端
部には、弁体３１４側に向かうほど弁口３１３の開口面
積が増大する第１テーパ部３１３ａが形成され、弁口３
１３のうち弁体３１４と反対側（下流側空間３１１ｂ
側）の端部には、下流側に向かうほど弁口３１３の開口
面積が増大する第２テーパ部３１３ｂが形成されてい
る。
【００２８】因みに、弁口３１３の第１テーパ部３１３
ａは、図４に示すように、弁口３１３を弁体３１４によ
り閉じた際に、弁体３１４の第１テーパ部３１４ａに接
触して弁体３１４の座りを良くする弁座をとして機能す
るものである。
【００２９】また、図２中、３２０は弁体３１４をその
長手方向に可動させるアクチュエータ部であり、このア
クチュエータ部３２０は、バルブボディ３１０に対して
回転することにより弁体３１４を可動させるロータ部３
２１、及びロータ部３２１周りに所定の回転磁界を誘起
することによりロータ部３２１を回転させる励磁コイル
部３２２、ロータ部３２１の回転運動を弁体３１４の長
手方向の直線運動に変換する送りネジ部材３２３等から
なるステッピングモータ式のものである。
【００３０】ここで、ロータ部３２１は、アルミニウム
にて成形された略円柱状のスリーブ３２１ａ、及びこの
スリーブ３２１ａの外周側に接着された円筒状の永久磁
石（マグネット）３２１ｂからなるものである。
【００３１】そして、スリーブ３２１ａの略中央部に
は、円筒状の送りネジ部材３２３の外周部に形成された
ネジ部にネジ嵌合するネジ部が軸方向に延びて形成さ
れ、一方、送りネジ部材３２３はバルブボディ３１０に
カシメ固定されている。このため、ロータ部３２１が回
転すると、ロータ部３２１は回転しながら送りネジ部材
３２１の長手方向に直線的に移動する。
【００３２】また、弁体３１４は、スリーブ３２１ａ内
をその軸方向に貫通するようにスリーブ３２１ａに配設
された状態で、第１、２テーパ部３１４ａ、３１４ｂと
反対側の端部に装着された止め輪３１４ｃにより係止さ
れるようにスリーブ３２１ａに吊り下げられている。
【００３３】また、３１４ｄは、止め輪３１４ｃとスリ
ーブ３２１ａとの接触面圧が上昇する向き（弁体３１４
を弁口３１３側に押し付ける向き）の弾性力を弁体３１
４に作用させるコイルバネ（弾性体）であり、このコイ
ルバネ３１４ｄ（の弾性力）により、ロータ部３２１が
回転しながら弁口３１３側に移動する際に、弁体３１４
をロータ部３２１に追従させて弁口３１３側に移動させ
ることができる。
【００３４】なお、励磁コイル部３２２は、第１、２コ
イル３２２ａ、３２２ｂ、磁路を構成する金属製のヨー
ク３２２ｃ、及び第１、２コイル３２２ａ、３２２ｂに
パルス電流を供給する端子部３２２ｄ等からなるもの
で、これれら３２２ａ〜３２２ｄは樹脂にてモールド固
定されている。
【００３５】因みに、３２２ｅは、バルブボディ３１０
に形成された位置決め用の穴部３１０ａに勘合する突起
部３２２ｆが形成されたバネ特性を有すＬ字状の位置決
めバネであり、この位置決めバネ３２２ｅは、Ｐネジに
て励磁コイル部３２２に固定されている。
【００３６】また、３３０はロータ部３２１と励磁コイ
ル部３２２との間に所定の磁気ギャップを形成するとと
もに、ロータ部３２１側を収納する圧力隔壁を構成する
ステンレス製のカバーであり、このカバー３３０はバル
ブボディ３１０に溶接されている。
【００３７】３３１、３３２はロータ部３２１がバルブ
ボディ３１０側に移動した際の最大移動量を規制するス
トッパであり、ロータ部３２１（スリーブ３２１ａ）に
圧入されたストッパ３３１とバルブボディ３１０に圧入
されたストッパ３３２とが衝突することによりロータ部
３２１の最大移動量が規制される。
【００３８】そして、本実施形態では、弁体３１４の可
動可能な全ストローク寸法が、弁体３１４の第２テーパ
部３１４ｂの長さＬより大きくなるように設定されてい
る。なお、第２テーパ部３１４ｂの長さＬとは、図３に
示すように、第２テーパ部３１４ｂのうち弁体３１４の
長手方向と平行な方向、すなわち弁体３１４に移動方向
に測った寸法（テーパ比Ｃの分母寸法）である。
【００３９】次に、本実施形態に係る給湯器及び制御弁
３００の概略作動を述べる。
【００４０】１．給湯器が停止しているとき給湯器が停
止しているときには、圧縮機１００及びポンプ７００を
停止させるとともに、図４に示すように、弁体３１４の
第１テーパ部３１４ａを弁口３１３の第１テーパ部３１
３ａに密着させるようにして弁口３１３を閉じる。
【００４１】２．給湯器を稼動させて温水を生成すると
き（通常流量調節領域）励磁コイル部３２２に所定数の
パルス電流を与えることにより、ロータ部３２１がその
パルス数に応じた回転角度だけ回転することにより、弁
体３１４がその長手方向に移動する。
【００４２】このため、図５に示すように、弁体３１４
の第２テーパ部３１４ｂと弁口３１３との隙間面積（バ
ルブ開度）が変化することにより、弁口３１３を流通す
る冷媒流量が変化する。
【００４３】このとき、バルブ開度は、給湯用熱交換器
２００に流入する給湯水の温度と給湯用熱交換器２００
から流出する冷媒の温度との差が所定の温度差ΔＴ（本
実施形態では、約１０℃）となるように、弁体３１４の
先端３１４ｅが、弁口３１３の第１テーパ部３１３ａの
うち最も開口面積が小さくなる部位３１３ｃ（図３参
照）よりバルブ開度が縮小する側に位置する範囲内で制
御される。
【００４４】３．除霜運転時（最大流量領域）給湯器を
稼動させて温水を生成しているときに、室外器４００の
表面に霜が付着したときには、ポンプ７００を停止させ
るとともに、図３に示すように、弁体３１４の先端３１
４ｅが、弁口３１３の第１テーパ部３１３ａのうち最も
開口面積が小さくなる部位３１３ｃよりバルブ開度が拡
大する側に位置する部位まで移動させる。
【００４５】これにより、弁口３１３を流通する冷媒流
量が、バルブ開度（弁体３１４の移動量）によらず、弁
口３１３の開口面積によって決定する最大流量まで上昇
するとともに、圧縮機１００から吐出した冷媒が、制御
弁３００にて大きく減圧されることなく室外器４００に
流入するので、室外器４００の表面に付着した霜を融解
除去する。
【００４６】なお、本実施形態では、外気温と室外器出
口冷媒温度との温度差が所定温度差より大きく、かつ、
外気温と室外器出口冷媒温度との温度差が所定温度差よ
り大きい状態が所定時間以上継続したときに霜が室外器
４００の表面に付着したものとみなして、除霜運転を所
定時間だけ実行する。
【００４７】ところで、図６は弁体３１４の移動量比
（全ストローク寸法に対する比率）と流量比（最大流量
に対する比率）との関係を示すグラフであり、Ａに示す
領域が給湯器を稼動させて温水を生成するとき（通常流
量調節領域）の弁体３１４の移動量比を示しており、Ｂ
に示す領域が除霜運転時（最大流量領域）の弁体３１４
の移動量比を示している。
【００４８】そして、このグラフからも明らかなよう
に、通常流量調節領域Ａにおいては、弁体３１４の移動
量比の増減に応じて流量比が増減し、最大流量領域Ｂに
おいては、弁体３１４の移動量比の増減によらず、流量
比が最大流量比となることが判る。
【００４９】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。
【００５０】超臨界ヒートポンプでは高圧側の冷媒圧力
が高いので、循環する冷媒の密度が高く、体積流量が小
さくても大きな質量流量を得ることができる。このた
め、温水を生成するとき（通常流量調節領域）は勿論、
除霜運転時（最大流量領域）においても、フロン等を冷
媒とする未臨界ヒートポンプに比べて、少ない体積流量
にて必要とする熱量（質量流量）を得ることができる。
【００５１】したがって、除霜運転時において必要とす
る体積流量と、温水生成時に必要とする体積流量との差
が小さくなるので、除霜運転用の冷媒回路（バイパス回
路）及び電磁弁等を設けることなく、温水生成時に冷媒
流量を制御する制御弁３００の最大流量を従来（除霜運
転用の冷媒回路及び電磁弁等を設けている場合）に比べ
て大きくすることで、除霜運転時において必要とする体
積流量を確保することができる。
【００５２】つまり、本実施形態のごとく、弁体３１４
の可動可能な全ストローク寸法が、弁体３１４の第２テ
ーパ部３１４ｂにおける弁体３１４の移動方向の長さＬ
より大きくなるように設定し、除霜運転時に、弁体３１
４の先端３１４ｅが、弁口３１３の第１テーパ部３１３
ａのうち最も開口面積が小さくなる部位３１３ｃよりバ
ルブ開度が拡大する側に位置する部位まで移動させれ
ば、通常流量調節領域Ａにおける最大流量より大きい流
量を除霜運転時（最大流量領域）に流通させることがで
きるので、除霜運転用の冷媒回路及び電磁弁等を廃止し
て、除霜運転時において必要とする体積流量を確保する
ことができる。
【００５３】（第２実施形態）本実施形態は、制御弁３
００の制御に関するもので、具体的には、図７に示すよ
うに、圧縮機１００の起動した時から所定時間（本実施
形態では、６０秒）が経過するまで、制御弁３００の開
度を除霜運転時（最大流量領域）Ｂに対応する開度と
し、その後、通常流量調節領域Ａ（温水生成運転）に対
応する開度にて制御弁３００の開度を制御するウォーム
アップバルブ制御モード（以下、バルブ制御モードと略
す。）を設けたものである。
【００５４】なお、図７、８の縦軸は制御弁３００の開
度を制御するためのパルス数を示すもので、本実施形態
ではパルス数が大きくなるほど、開度が大きくなる。
【００５５】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。
【００５６】図８はバルブ制御モードを行わず、圧縮機
１００が起動した時から直ちに通常流量調節領域Ａ（温
水生成運転）に対応する開度にて制御弁３００の開度を
制御する場合を示すチャートである。
【００５７】そして、図７、８から明らかなように、圧
縮機１００の起動と同時に制御弁３００の開度を全開
（制御可能な開度の上限）まで開くが、図８に示すよう
に、バルブ制御モードを行わず、圧縮機１００が起動し
た時から直ちに通常流量調節領域Ａ（温水生成運転）に
対応する開度にて制御弁３００の開度を制御すると、サ
イクル内に混入した異物が制御弁３００で詰まってしま
うおそれがある。
【００５８】これに対して、本実施形態では、圧縮機１
００の起動後、所定時間、開度が大きい除霜運転時（最
大流量領域）Ｂに対応する開度を維持するので、この開
度を維持している間に異物を制御弁３００外に排出する
ことができる。したがって、サイクル内に混入した異物
が制御弁３００で詰まってしまうことを未然に防止する
ことができる。
【００５９】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、本発明に係るヒートポンプ用制御弁を給湯器に適用
したが、本発明はこれに限定されるものでなはく、空調
装置にも適用することができる。
【００６０】また、上述の実施形態では、冷媒として二
酸化炭素を採用したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えばエチレン、エタン、酸化窒素等であっ
てもよい。
【００６１】また、上述の実施形態では、パルス数によ
りアクチュエータ３２０の作動量を制御したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、電流値や電圧値等の
その他の電気制御信号値によりアクチュエータ３２０を
制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る給湯器の模式図で
ある。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制御弁の断面図で
ある。
【図３】本発明の第１実施形態に係る制御弁の最大流量
領域における絞り部分の拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る制御弁の給湯器停
止時における絞り部分の拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制御弁の通常流量
調節領域における絞り部分の拡大図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る制御弁の移動量比
（全ストローク寸法に対する比率）と流量比（最大流量
に対する比率）との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る制御弁の制御チャ
ートを示す特性図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制御弁の特徴を説
明するための特性図である。
【符号の説明】
３００…制御弁、３１０…バルブボディ、３１３…弁
口、３１４…弁体、３１４ａ…第１テーパ部、３１４ｂ
…第２テーパ部、３２０…アクチュエータ部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｆ２５Ｂ 30/02 Ｈ 47/02 ５１０ 47/02 ５１０Ｊ // Ｆ１６Ｋ 31/04 Ｆ１６Ｋ 31/04 Ｚ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
    となるヒートポンプサイクルに適用され、冷媒流量を制
    御するヒートポンプ用制御弁であって、 冷媒流路（３１１）を上流側空間（３１１ａ）と下流側
    空間（３１１ｂ）とに仕切る隔壁部（３１２）、及び前
    記隔壁部（３１２）に形成され、前記上流側空間（３１
    １ａ）と前記下流側空間（３１１ｂ）と連通させる弁口
    （３１３）を有するバルブボディ（３１０）と、 前記弁口（３１３）の開度を調節するとともに、前記弁
    口（３１３）側に向かうほど断面積が縮小するテーパ部
    （３１４ｂ）を有する弁体（３１４）とを備え、 前記弁体（３１４）の可動可能な全ストローク寸法が、
    前記テーパ部（３１４ｂ）における前記弁体（３１４）
    の移動方向の長さより大きくなるように設定されている
    ことを特徴とするヒートポンプ用制御弁。
  2. 【請求項２】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
    となるヒートポンプサイクルに適用され、冷媒流量を制
    御するヒートポンプ用制御弁であって、 冷媒流路（３１１）を上流側空間（３１１ａ）と下流側
    空間（３１１ｂ）とに仕切る隔壁部（３１２）、及び前
    記隔壁部（３１２）に形成され、前記上流側空間（３１
    １ａ）と前記下流側空間（３１１ｂ）と連通させる弁口
    （３１３）を有するバルブボディ（３１０）と、 前記弁口（３１３）の開度を調節する弁体（３１４）と
    を備え、 前記弁口（３１３）のうち前記弁体（３１４）側の端部
    には、前記弁体（３１４）側に向かうほど前記弁口（３
    １３）の開口面積が増大するテーパ部（３１３ａ）が形
    成されており、 前記弁口（３１３）を流通する冷媒流量が所定流量未満
    のときには、前記弁体（３１４）の先端（３１４ｅ）
    が、前記テーパ部（３１３ａ）のうち最も開口面積が小
    さくなる部位（３１３ｃ）より前記開度が縮小する側に
    位置し、 さらに、前記弁口（３１３）を流通する冷媒流量が所定
    流量以上のときには、前記弁体（３１４）の先端（３１
    ４ｅ）が、前記テーパ部（３１３ａ）のうち最も開口面
    積が小さくなる部位（３１３ｃ）より前記開度が拡大す
    る側に位置するように構成されていることを特徴とする
    ヒートポンプ用制御弁。
  3. 【請求項３】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
    となるヒートポンプサイクルに適用され、冷媒流量を制
    御するヒートポンプ用制御弁であって、 冷媒流路（３１１）を上流側空間（３１１ａ）と下流側
    空間（３１１ｂ）とに仕切る隔壁部（３１２）、及び前
    記隔壁部（３１２）に形成され、前記上流側空間（３１
    １ａ）と前記下流側空間（３１１ｂ）と連通させる弁口
    （３１３）を有するバルブボディ（３１０）と、 前記弁口（３１３）の開度を調節する弁体（３１４）と
    を備え、 前記弁体（３１４）の移動量に応じて前記弁口（３１
    ３）を流通する冷媒流量を制御する通常流量調節領域
    （Ａ）と、前記弁体（３１４）の移動量によらず、前記
    通常流量調節領域（Ａ）における最大流量より大きい流
    量を流通させる最大流量領域（Ｂ）とを有するように構
    成されていることを特徴とするヒートポンプ用制御弁。
  4. 【請求項４】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
    となるヒートポンプサイクルであって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）から吐出する高圧冷媒を放冷する
    放熱器（２００）と、循環冷媒流量を制御するととも
    に、高圧冷媒を減圧するヒートポンプ用制御弁（３０
    ０）と、 前記ヒートポンプ用制御弁（３００）から流出した冷媒
    を蒸発させる蒸発器（４００）とを備え、 前記圧縮機（１００）の起動した時から所定時間が経過
    するまで、前記ヒートポンプ用制御弁（３００）の開度
    を所定開度以上とし、その後、前記ヒートポンプ用制御
    弁（３００）の開度を目標開度まで縮小させるバルブ制
    御モードを有することを特徴とするヒートポンプサイク
    ル。
  5. 【請求項５】 高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上
    となるヒートポンプサイクルであって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）から吐出する高圧冷媒を放冷する
    放熱器（２００）と、請求項３に記載のヒートポンプ用
    制御弁（３００）と、 前記ヒートポンプ用制御弁（３００）から流出した冷媒
    を蒸発させる蒸発器（４００）とを備え、 前記圧縮機（１００）の起動した時から所定時間が経過
    するまで、前記ヒートポンプ用制御弁（３００）の開度
    を前記最大流量領域（Ｂ）に対応する開度とし、その
    後、前記通常流量調節領域（Ａ）に対応する開度にて前
    記ヒートポンプ用制御弁（３００）の開度を制御するバ
    ルブ制御モードを有することを特徴とするヒートポンプ
    サイクル。
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