JP2002350005A

JP2002350005A - 流体制御弁の駆動装置及び流体制御弁並びに空気調和機

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Publication number: JP2002350005A
Application number: JP2001160931A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kiuchi; 信行木内; Masahiro Murata; 雅弘村田; Koichi Sato; 孝一佐藤; Shinichi Kitano; 信一北野; Seiichi Nakahara; 誠一中原
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機の流路切換弁等の流体制御弁を駆
動する駆動装置において、省エネ性、低コストを実現す
る。【解決手段】空気調和機の流路切換弁における主弁体
を回動する電磁コイルをバイファイラ巻きの電磁コイル
１１１，１１２とする。電磁コイル１１１，１１２と供
給電力１０の間にスイッチングトランジスタ４０６ａ，
４０６ｂを設ける。スイッチングトランジスタ４０６
ａ，４０６ｂは、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴとする。ス
イッチングトランジスタ４０６ａ，４０６ｂのゲート電
圧を、制御部Ｃ１及び信号変換部７０で制御する。供給
電力１０の負極側ラインＢＬ−と制御部Ｃ１の０Ｖとを
接続して、信号変換部７０で電気的絶縁手段が不要とす
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、圧縮機、流路切換
弁、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器等により構
成する空気調和機に用いられ、冷媒の流れ方向を切り換
える流路切換弁や冷媒の流れを制御する流体制御弁等を
駆動する流体制御弁の駆動装置、及び流体制御弁、並び
に流体制御弁の駆動装置を備える空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】（従来技術−１）特開平１１−２１１２
８３号公報の空気調和機では、図１７に示すように、交
流を整流器３３により整流し、コンデンサ３５により平
滑して直通電力を生成している。次に、ＤＣ／ＤＣコン
バータ８５を介して電磁コイル１１の駆動に適した電圧
の直流電力を生成するように構成されている。また、図
１８に示すように、別の実施例では、上記同様に直流電
力を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに電磁コイ
ル１１をバイポーラ駆動するように構成されている。

【０００３】（従来技術−２）特開２００１−３７２３
８号公報のものでは、図１９に示すように、バイファイ
ラ巻線の電磁コイル１１１，１１２をユニポーラ駆動す
る実施例が示されており、この実施例では、接続切換手
段はスイッチＳＷ１，ＳＷ２により構成されている。

【０００４】（従来技術−３）空気調和機に利用される
流体制御弁として、例えば、特願２０００−２７６１０
９号において本出願人が提案しているロータリ式の四方
弁がある。この四方弁１００の電磁コイル１０１はコイ
ル用リード線を２本備えるユニファイラ巻きにより構成
されている。そして、図２０に示すように、交流が供給
されて全波整流を行い未平滑直流電力を生成して、リレ
ー１、リレー２の２つのリレー接点により電磁コイル１
０１をバイポーラ駆動するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１７に示す従来技術
−１の例では、一のコンバータ（整流器）３３で直流電
力を生成し、次に２つ目のコンバータ８５で電磁コイル
１１に分配供給する直流電力を生成している。一般に、
変圧器、ＤＣ／ＤＣコンバータ８５などの効率は略７０
％で、略３０％のエネルギーロスがあり、２つ目のコン
バータを備える点、改善の余地を残している。

【０００６】図１８に示す従来技術−１の例では、図１
７の例に比較して略３０％の省エネが達成できる。しか
し、一般的に交流電力がＡＣ１００Ｖの場合は倍電圧整
流、ＡＣ２００Ｖの場合は全波整流し、整流器３３は略
ＤＣ２８０Ｖの電圧の直流電力を生成する。そのため、
４つの駆動用トランジスタＴＲ１，ＴＲ３，ＴＲ５，Ｔ
Ｒ７の耐電圧はＤＣ４００〜６００Ｖの特性が求められ
る。ところが、前記耐電圧の高いトランジスタを４つも
備える分、高価であり、この点で改善の余地を残してい
る。さらに、この図１８の例では、正極側電源Ｌ＋側の
駆動用トランジスタＴＲ１，ＴＲ５を制御（オン／オ
フ）するためのバイアス回路／ドライバ回路４３が２つ
分よけいに必要であり、この点でも改善の余地を残して
いる。

【０００７】図１９に示す従来技術−２の例では、スイ
ッチがリレー接点で構成されている場合、例えば、電磁
コイルを５秒間ＯＮした後、次にＯＦＦするなど、接点
の応答時間より長い時間の駆動シーケンスは可能なもの
の、エネルギ効率の改善のために近年多用されている電
圧可変型のインバータ式エアコンでは、コイルの定格電
圧の略２倍の供給電圧が生成される場合もあり、定格電
流に相当する平均の駆動電流をＰＷＭ駆動を用いて印加
するのに、リレー接点で駆動することは不可能であり、
この点で、改善の余地を残している。

【０００８】従来技術−３は、バイポーラ駆動する例で
あるが、リレー１ｃ接点を２つ必要とする分、高価な構
成となっており、この点で改善の余地を残している。

【０００９】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであり、空気調和機を運転するに適した直流
電源の供給電圧をバイファイラ巻線で構成される四方弁
の電磁コイルに供給して、接続切換手段の構成を簡単に
し、さらに安価な構成となるように、流路切換弁の駆動
装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の流体
制御弁の駆動装置は、空気調和機の流体制御弁の電磁コ
イルを冷房モード用駆動コイルと暖房モード用駆動コイ
ルとを備えるバイファイラ巻きとし、前記２つの駆動コ
イルを駆動する接続切換手段を備え、前記空気調和機の
圧縮機を駆動するインバータに適した直流電力を、交流
電力から一のコンバータの電圧可変信号を制御して生成
し、冷房モード時の駆動電流、あるいは暖房モード時の
駆動電流を、前記コンバータが生成する前記直流電力を
前記接続切換手段に供給して生成する流体制御弁の駆動
装置において、前記直流電力の負極側電源と前記駆動装
置の制御部の電源の負極側とを接続し、前記制御部が前
記駆動コイルを駆動する駆動信号を前記接続切換手段に
送出することを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２の流体制御弁の駆動装置
は、空気調和機の流体制御弁の電磁コイルを冷房モード
用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを備えるバイ
ファイラ巻きとし、前記２つの駆動コイルを駆動する接
続切換手段を備え、前記空気調和機の圧縮機を駆動する
インバータに適した直流電力を、交流電力から一のコン
バータの電圧可変信号を制御して生成し、冷房モード時
の駆動電流、あるいは暖房モード時の駆動電流を、前記
コンバータが生成する前記直流電力を前記接続切換手段
に供給して生成する流体制御弁の駆動装置において、前
記駆動コイルの定格電圧がＤＣ１４０Ｖの場合、前記圧
縮機を停止した後、前記一のコンバータがＤＣ１４０Ｖ
の直流電力を生成し、前記駆動コイルに駆動電流を印加
することを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項３の流体制御弁の駆動装置
は、空気調和機の流体制御弁の電磁コイルを冷房モード
用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを備えるバイ
ファイラ巻きとし、前記２つの駆動コイルを駆動する接
続切換手段を備え、前記空気調和機の圧縮機を駆動する
インバータに適した直流電力を、交流電力から一のコン
バータの電圧可変信号を制御して生成し、冷房モード時
の駆動電流、あるいは暖房モード時の駆動電流を、前記
コンバータが生成する前記直流電力を前記接続切換手段
に供給して生成する流体制御弁の駆動装置において、前
記駆動装置が温度検出手段を備え、前記温度検出手段の
値から低温域、中温域、高温域を判断して、前記駆動電
流を補正演算することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項４の流体制御弁は、流体制
御弁の備える主弁体が弁座から離座する導通工程と、前
記主弁体が回転する切換工程と、前記主弁体が前記弁座
に着座して位置保持する保持工程とを実行する流体制御
弁において、前記３つの工程を実行するために電磁コイ
ルがバイファイラ巻きで構成されることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項５の空気調和機は、冷房モ
ード用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを備える
バイファイラ巻きの電磁コイルで構成する流体制御弁
と、駆動装置の制御部が前記２つの駆動コイルを駆動す
る請求項１、請求項２または請求項３記載の流体制御弁
の駆動装置とを備えることを特徴とする。

【００１５】請求項１の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、前記直流電力の負極側電源と前記駆動装置の制御部
の電源の負極側とが接続しているので、前記接続切換手
段の電気的絶縁手段が不要となり、該接続切換手段の設
計の自由度が増大する。

【００１６】請求項２の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、例えば、ＰＡＭインバータ式のエアコンにおいて、
電磁コイルの定格電圧がＤＣ１４０Ｖの場合、圧縮機の
始動時に、エアコンのコンバータがＤＣ１４０Ｖの直流
電力を生成すれば、流体制御弁を好適に作動することが
できる。

【００１７】請求項３の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、駆動コイルの判明しているコイル抵抗が周囲温度に
より変動するので、ＰＷＭ駆動の通電率を補正するの
で、流体制御弁を好適に作動することができる。

【００１８】請求項４の流体制御弁によれば、電磁コイ
ルがバイファイラ巻きであるので請求項１〜３の流体制
御弁の駆動装置で駆動する駆動回路のコストが低減す
る。

【００１９】請求項５の空気調和機によれば、バイファ
イラ巻きの電磁コイルと、制御部（駆動装置）の制御工
程（プログラム）とにより、エネルギーロスがなく、コ
ストを低減した空気調和機を提供できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流体制御弁の駆動
装置の実施形態を、図面を参照して説明する。図５は実
施形態の流体制御弁の駆動装置を備えた空気調和機の原
理的ブロック図である。冷凍サイクルＡにおいて、４は
圧縮機、９Ａは室内ユニットに搭載された室内熱交換
器、９Ｂは室外ユニットに搭載された室外熱交換器、１
０Ａは絞り装置、２００はアキュムレータ、１００は後
述の流路切換弁（四方弁）である。なお、本発明の流体
制御弁の実施形態の一つが流路切換弁（四方弁）である
ことはいうまでもない。

【００２１】圧縮機４の吐出口は流路切換弁１００に接
続され、圧縮機４の吸入口はアキュムレータ２００を介
して流路切換弁１００に接続されている。また、流路切
換弁１００は熱交換器用導管を介して室内熱交換器９Ａ
と室外熱交換器９Ｂとに接続され、絞り装置１０Ａは室
内熱交換器９Ａと室外熱交換器９Ｂとの間に介設されて
いる。これにより、圧縮機４、流路切換弁１００、アキ
ュムレータ２００、室内熱交換器９Ａ、室外熱交換器９
Ｂ、及び、絞り装置１０Ａは冷凍サイクルＡを構成して
いる。

【００２２】圧縮機４は冷媒を圧縮し、この圧縮された
冷媒は流路切換弁１００に流入されるが、この冷媒の流
路は流路切換弁１００により運転モードに応じて切り換
えられる。暖房モードでは、図に実線の矢印で示したよ
うに、圧縮された冷媒は流路切換弁１００から室内熱交
換器９Ａに流入され、この室内熱交換器９Ａは凝縮器と
して機能し、室内熱交換器９Ａから流出された冷媒液は
絞り装置１０Ａを介して室外熱交換器９Ｂに流入され、
この室外熱交換器９Ｂは蒸発器として機能する。そし
て、室外熱交換器９Ｂで蒸発された冷媒は流路切換弁１
００及びアキュムレータ２００を介して圧縮機４に流入
される。

【００２３】一方、冷房運転モードでは、図に破線の矢
印で示したように、圧縮機４で圧縮された冷媒は流路切
換弁１００から室外熱交換器９Ｂ、絞り装置１０Ａ、室
内熱交換器９Ａ、流路切換弁１００、アキュムレータ２
００、そして、圧縮機４の順に循環され、室外熱交換器
９Ｂが凝縮器として機能し、室内熱交換器９Ａが蒸発器
として機能する。

【００２４】図５に一点鎖線で示した制御装置Ｃは、室
内ユニットの室内制御部、室外ユニットの室外制御部及
び（本発明の流体制御弁の）駆動装置に対応しており、
この制御装置Ｃの処理部Ｃ１はマイコンにより構成され
ている。また、入力部Ｃ２は室内ユニットのリモコン受
信部やマニュアルスイッチに対応し、検出部Ｃ３は、各
種温度センサ（温度検出手段）あるいは圧力検出手段、
流量検出手段、周波数検出手段などに対応している。さ
らに、停電検出部Ｃ４は室外制御部の電圧検出器に対応
し、半固定記憶部Ｃ５は室内制御部および室外制御部の
ＥＥＰＲＯＭに対応している。

【００２５】絞り装置駆動部Ｃ６、室内熱交換器駆動部
Ｃ７、室外熱交換器駆動部Ｃ８および圧縮機駆動部Ｃ９
は、後述する制御プログラムの実行により機能する手段
である。また、流路切換弁駆動部４０６は流路切換弁１
００の電磁コイルを駆動するドライバに対応している。

【００２６】絞り装置駆動部Ｃ６は絞り装置駆動源（例
えば、ステッピングモータ）４０４に制御信号を出力
し、絞り装置駆動源４０４を介して絞り装置１０Ａの絞
りの開度を制御する。室内熱交換器駆動部Ｃ７は室内熱
交換器駆動源（例えば、ファンモータのドライバ）に制
御信号を出力し、室内熱交換器駆動源３０１は制御信号
に応じてクロスフローファンを駆動し、運転または停止
するとともに、回転数により室内熱交換器９Ａの熱交換
能力を制御する。室外熱交換器駆動部Ｃ８は室外熱交換
器駆動源（例えば、ファンモータのドライバ）に制御信
号を出力し、室外熱交換器駆動源４０１は制御信号に応
じてファンを駆動し、運転または停止するとともに、回
転数により室外熱交換器９Ｂの熱交換能力を制御する。

【００２７】また、処理部Ｃ１は流路切換弁駆動部４０
６に制御信号を出力し、流路切換弁駆動部４０６は、制
御信号に応じて、流路切換弁１００の流路を切り換える
ための流路切換弁駆動源（後述説明するバイファイラ巻
きの電磁コイル）１１１，１１２に電力を供給する。さ
らに、圧縮機駆動部Ｃ９は圧縮機動力源（例えば、イン
バータモジュール、及びモータ）４５０に制御信号を出
力し、圧縮機動力源４５０は圧縮機４を駆動し、圧縮機
４は正回転、逆回転、始動、停止、能力切換え等が制御
される。

【００２８】図６は室内ユニットの室内制御部３００と
室外ユニットの室外制御部４００の主に電気系統を示す
ブロック図である。室内制御部３００は主電源をオン／
オフするパワーリレー３１０を内蔵しており、このパワ
ーリレー３１０を介して１００Ｖ等の単相交流がＡＣ／
ＤＣコンバータ３２０に供給され、ＡＣ／ＤＣコンバー
タ３２０で各種所定の直流電圧に変換され、マイコン３
３０等に供給される。なお、マイコン３３０にはＥＥＰ
ＲＯＭ３４０が接続されている。また、パワーリレー３
１０を介して供給される１００Ｖの単相交流は電源供給
線２２０、２２１を介して室外制御部４００にも供給さ
れる。

【００２９】室外制御部４００では、供給される交流を
ノイズフィルタ４１０にかけた後、コンバータ４２０で
整流して平滑コンデンサ４３０で平滑し、所定の直流電
圧が生成される。前記生成された直流による電流は、シ
ャント抵抗４４０を介してインバータモジュール４５０
に供給される。そして、インバータモジュール４５０に
より三相電力が生成され圧縮機４に供給される。なお、
シャント抵抗４４０は圧縮機４の負荷電流検出手段であ
る。流体制御弁の駆動電流検出手段は省略するが、同様
の構成で実施できることはいうまでもない。また、コン
バータ４２０が請求項の「一のコンバータ」の実施例の
一つであることはいうまでもない。なお、請求項の「直
流電力」とは前述の直流電圧、電流のことである。

【００３０】一方、平滑コンデンサ４３０の出力はＤＣ
／ＤＣコンバータ４６０により、所定の内部直流電圧に
変換され、マイコン４７０等に供給される。そして、マ
イコン４７０はインバータモジュール４５０にドライブ
信号を出力することにより、圧縮機４を運転制御する。
なお、マイコン４７０にはＥＥＰＲＯＭ４８０および電
圧検出器４９０が接続されており、このＥＥＰＲＯＭ４
８０には、運転モードに応じた流路切換弁１００の主弁
体の切換位置の位置データが記憶される。また、マイコ
ン４７０は通信線２１０を介して室内制御部３００のマ
イコン３３０とシリアル通信を行ってデータの授受を行
う。

【００３１】次に実施形態の流路切換弁１００の構成に
ついて説明する。図１０は流路切換弁１００の断面図、
図１１は底面図であり、流路切換弁１００は、大別する
と、弁本体２、主弁部Ｖ_M、パイロット弁部Ｖ_P及び磁
気回路Ｍによって構成されている。弁本体２は円筒状に
形成され、その上端はケーシング３の下方開放端に挿入
された形で固定されている。弁本体２の上端は絞り込ま
れたプランジャチューブ２ａとされ、このプランジャチ
ューブ２ａはコイル部１０１の下方に挿入されている。
また、この弁本体２の内側には、主弁体８が回転可能に
設けられ、弁本体２の下端には、主弁座１０が固定され
ている。なお、主弁部Ｖ_Mは、主弁体８の下部と、主弁
座１０等によって構成される。

【００３２】コイル部１０１はバイファイラ巻き線の電
磁コイル１１１，１１２で構成されており、図１１に示
すように、電磁コイル１１１，１１２に電力を供給する
リード線１０１−１が３本外部に引き出されている。

【００３３】図１２は冷房モード時の主弁体８の状態と
冷凍サイクルの要部を示す図、図１３は主弁座１０の平
面図、図１４は図１０のＩ−Ｉ線断面図（その１）、図
１５は、図１０のＩ−Ｉ線断面図（その２）、図１６は
暖房モード時の主弁体８の状態と冷凍サイクルの要部を
示す図である。なお、図１２と図１６は主弁体８を図１
０の下側から見た図として図示してある。次に、図１２
〜図１６を参照して主体弁８の構成について説明する。

【００３４】主弁体８の下面８ｂには、図１２に示すよ
うに、主弁座１０に形成され冷房モードでの圧縮機４の
冷媒吸入口に通じる導出口１１と、室内熱交換器９Ａに
通じる通孔２３とを連通させる連絡溝２１が形成されて
いる。また、主弁体８の下面８ｂには、主弁座１０に形
成され圧縮機４の冷媒吐出口に通じる導入口１２と、室
外熱交換器９Ｂに通じる通孔２４とを連通させるガイド
溝２２が形成されている。また、主弁体８の下面８ｂの
中央には、軸穴８ｄが穿設され、図１０に示すように、
軸１３が挿入され、この軸１３によって、主弁座１０に
対して主弁体８が回動可能に保持される。さらに、主弁
体８の側面凹部８ｃと弁本体２の内壁には、主弁体８の
上方の空間２５と下方の空間２６をシールするため、ピ
ストンリング１４が装着されている。なお、ピストンリ
ング１４と弁本体２との間には僅かに隙間が設けられて
おり、後述のパイロット弁部Ｖ_Pが閉状態のときは、こ
の隙間を介して流入する冷媒により主弁体８の上方の空
間２５も高圧となる。

【００３５】主弁体８の上部には、図１４及び図１５に
示すように、プラスチックスマグネットによる多極マグ
ネット３３が取り付けられ、電磁コイル１１１，１１２
に通電することにより主弁体８を正逆方向に回転させ、
管路１１、１２、２３、２４を切り換えることができ
る。

【００３６】主弁体８の下方には、下面８ｂと接離回転
することによって弁の開閉動作を行う円板状の主弁座１
０が位置する。この主弁座１０は、弁本体２内の下部に
溶接等によって密閉固定され、図１３に示すように、導
出口１１及び導入口１２が形成されるとともに、二つの
通孔２３、２４が穿設される。導出口１１には冷凍サイ
クルの圧縮機４の冷媒吸入口に通じる低圧側のＳ継手管
３１が取り付けられ、導入口１２には、圧縮機４の冷媒
出口に通じる高圧側のＤ継手管３２が取り付けられてい
る。また、通孔２３には室内熱交換器９Ａに通じるＥ継
手管５１が取り付けられ、通孔２４には室外熱交換器９
Ｂに通じるＣ継手管５２が取り付けられている。そし
て、図１０に示すように、導入口１２を主弁体８側に貫
通するＤ継手管３２の先端はガイド溝２２内に突出し、
回動する主弁体８の回動方向のストッパとして機能す
る。

【００３７】このような主弁部Ｖ_Mの構成により、主弁
体８を回動して冷房モードと暖房モードの流路が切り換
えられる。すなわち、冷房モードの場合には、図１２に
示すように、導出口１１と通孔２３が導通すると同時に
導入口１２と通孔２４が導通する状態となる。また、暖
房モードの場合には、図１６に示すように、導出口１１
と通孔２４が導通し、同時に導入口１２と通孔２３が導
通する状態となる。

【００３８】次に、磁気回路Ｍおよびパイロット弁部Ｖ
_Pについて図１０を参照して説明する。磁気回路Ｍは、
吸引子１６、ケーシング３、主弁体８に取り付けられた
多極マグネット３３、プランジャ１５で構成され、上記
主弁部Ｖ_M及びパイロット弁部Ｖ_Pの両方の弁の駆動に
使用される。

【００３９】ケーシング３は、下方が開放された円筒状
に形成され、上部中央部にボルト孔３ａが穿設され、こ
のボルト孔３ａを貫通する取付ボルト１７によってケー
シング３の上部内側に吸引子１６が固定されている。ま
た、吸引子１６の下端には弁本体２の上端のプランジャ
チューブ２ａが挿入されるとともに、このプランジャチ
ューブ２ａと吸引子１６の回りにコイル部１０１が配設
されている。

【００４０】プランジャ１５は略円筒状に形成され、そ
の軸線方向に、コイルばね取付孔１５ｃが穿設され、圧
縮コイルばね２０が収容されている。プランジャ１５は
吸引子１６との間に圧縮コイルばね２０を配してプラン
ジャチューブ２ａ内に摺動自在に配設されており、圧縮
コイルばね２０は、プランジャ１５をパイロット弁座８
ａの方向、すなわち弁閉方向に付勢する。また、プラン
ジャ１５の上面には円筒状突出部１５ｂが形成され、こ
の上方に位置する吸引子１６の下面凹部１６ａに収容可
能となっている。そして、コイル部１０１の電磁コイル
１１１，１１２の励磁によって、プランジャ１５が吸引
子１６に吸引される。

【００４１】プランジャ１５の下面中央には、パイロッ
ト弁体１５ａが突設され、一方、主弁体８の上部中央に
はパイロットポート７が穿設され、このパイロットポー
ト７は、通路７ａを介して連絡溝２１に連通している。
そして、パイロットポート７の端部はパイロット弁座８
ａを構成しており、上下に摺動するプランジャ１５のパ
イロット弁体１５ａとパイロット弁座８ａとによってパ
イロット弁を構成している。

【００４２】ケーシング３の下方開放端には、弁本体２
が挿入固定されている。また、ケーシング３の下部は、
図１４及び図１５に示すように、相対向する２枚の主磁
極片３Ａ、３Ｂを備え、また、主磁極片３Ａ、３Ｂと９
０度回転変位した位置にコイル部１０１の下部に設置さ
れ、ケーシング３に固定された下板７０から下方にのび
た一対の副磁極片７０Ａ、７０Ｂが備えられている。ケ
ーシング３の内側には、主弁体８と共にローターとして
回転する多極マグネット３３が位置している。また、こ
の多極マグネット３３は、図１４及び図１５に示すよう
にＳ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２の極が着磁されており、その
中心には、主弁体８のボス部８１が嵌合して固着され、
多極マグネット３３は主弁体８と一体となって回動可能
となるとともに、ボス部８１の中をプランジャ１５が摺
動する。

【００４３】次に流路切換弁１００の動作について説明
する。図１０は、冷房モードにおけるコイル部１０１の
非通電状態に相当しており、この状態は、図１２に示す
ように、冷凍サイクルの圧縮機４の吐出口に接続されて
いる導入口１２と室外熱交換器９Ｂに接続されている通
孔２４とがガイド溝２２を経由して連通され、また、圧
縮機４の吸入口に接続されている導出口１１と室内熱交
換器９Ａの出口に接続している通孔２３が連絡溝２１を
経由して連通されている状態である。

【００４４】この結果、冷媒は、圧縮機４→流路切換弁
１００→室外熱交換器９Ｂ→絞り１０Ａ→室内熱交換器
９Ａ→流路切換弁１００→圧縮機４の経路で循環するこ
ととなる。このとき、圧縮機４の吐出口から出た高温、
高圧の冷媒は導入口１２を通って主弁体８の上下に同じ
圧力で印加されている。すなわち、パイロット弁座８ａ
が閉状態であるから、プランジャ１５側の空間２５内が
高圧となっている。この状態において、暖房モードへ切
り換えるように指示されたとすると、ケーシング３の主
磁極片３Ａ、３ＢがＮ極に、下板７０の副磁極片７０
Ａ、７０ＢがＳ極となるように電磁コイル１１２に通電
する。

【００４５】この通電により磁気回路Ｍは、まず、プラ
ンジャ１５を吸引子１６に吸引させ、プランジャ１５と
主弁体８のパイロット弁座８ａを開状態とする。この状
態になると、パイロットポート７から高圧冷媒が低圧側
に流出するため、主弁体上部の圧力が主弁体下部の圧力
より低くなり、主弁体８が上昇し、主弁座１０から離れ
る。この結果、主弁体８上部の圧力と主弁体下部の圧力
が同圧となり、すなわち、圧縮機４の冷媒吸入口に通じ
る低圧側の導出口１１と圧縮機４の冷媒吐出口に通じる
高圧側の導入口１２と、他の二つの通孔２３、２４の冷
媒の圧力を強制的にほぼ同一の圧力とする。

【００４６】主弁体８が上昇している時、圧縮機４より
吐出される冷媒やオイルは高圧側の導入口１２から空間
２６を介して、直接、低圧側の導出口１１へ戻り、室内
熱交換器９Ａや室外熱交換器９Ｂ側へは流出しない。

【００４７】また、図１４に示すように、多極マグネッ
ト３３のＮ１は主磁極片３Ａから反発作用を、多極マグ
ネット３３のＳ１は主磁極片３Ｂから吸引作用を、多極
マグネット３３のＮ２は主磁極片３Ｂから反発作用を、
多極マグネット３３のＳ２は主磁極片３Ａから吸引作用
を、また、多極マグネット３３のＳ１、Ｓ２は、副磁極
片７０Ａ、７０Ｂから反発作用をそれぞれ受けてＸ方向
に回転する。

【００４８】これにより、図１６に示したように、冷凍
サイクルの圧縮機４の吐出口に接続されている導入口１
２と室内熱交換器９Ａに接続されている通孔２３とがガ
イド溝２２を経由して連通され、また、圧縮機４の吸入
口に接続されている導出口１１と室外熱交換器９Ｂの出
口に接続している通孔２４が連絡溝２１を経由して連通
された状態となる。すなわち、冷媒は、圧縮機４→流路
切換弁１００→室内熱交換器９Ａ→絞り１０Ａ→室外熱
交換器９Ｂ→流路切換弁１００→圧縮機４の経路で循環
し、冷凍サイクルは暖房モードに切り換わることとな
る。

【００４９】なお、暖房モードで通常運転を行うととも
に、電磁コイル１１２への電流供給を停止し、電磁コイ
ル１１２を非通電状態にすると、圧縮コイルばね２０に
よりプランジャ１５及び主弁体８は再び下降し、主弁体
８と主弁座１０は当接し、弁体８のパイロット弁座８ａ
が閉状態となる。このとき、主弁体８と主弁座１０は、
図１６に示すように切り換わったままであり、また、図
１５に示すように、多極マグネット３３のＳ２は主磁極
片３Ａの位置で、多極マグネット３３のＳ１は主磁極片
３Ｂの位置で、この状態を保持することとなる。（なぜ
なら、コイルに印加していないので、ケーシングに磁力
は無い。）

【００５０】また、流路を暖房モードから冷房モードに
切り換えるときは、ケーシング３の主磁極片３Ａ、３Ｂ
がＳ極に、下板７０の副磁極片７０Ａ、７０ＢがＮ極に
なるように電磁コイル１１１に通電する。こにれより、
プランジャ１５が吸引子１６に吸引され、パイロット弁
座８ａが開状態となって主弁体８が上昇し、低圧側の導
出口１１と高圧側の導入口１２とが強制的にほぼ同一の
圧力となる。そして、図１５に示すように、多極マグネ
ット３３のＮ１は主磁極片３Ａから吸引作用を、多極マ
グネット３３のＳ１は主磁極片３Ｂから反発作用を、多
極マグネット３３のＮ２は主磁極片３Ｂから吸引作用
を、多極マグネット３３のＳ２は主磁極片３Ａから反発
作用を、また、多極マグネット３３のＮ１、Ｎ２は、副
磁極片７０Ａ、７０Ｂから反発作用をそれぞれ受けて、
Ｙ方向に回転することとなる。したがって、流路は図１
２の冷房モードに切り換わる。

【００５１】このように、冷房モード時に電磁コイル１
１２に通電を行って暖房モードに切り換え、また、暖房
モード時に電磁コイル１１１に通電を行って冷房モード
に切り換える。

【００５２】図１は本発明の流体制御弁の駆動装置のブ
ロック図であり、供給電力１０は、ＡＣ／ＤＣ変換器等
で生成された直流電力を正極側ラインＢＬ＋及び負極側
ライン（負極側電源）ＢＬ−により供給する。電磁コイ
ル１１１，１１２にそれぞれ並列にフライホイールダイ
オードＤ１，Ｄ２が接続されており、接続切換手段４０
６Ａにより電磁コイル１１１に直流電力が供給され、接
続切換手段４０６Ｂにより電磁コイル１１２に直流電力
が供給される。この接続切換手段４０６Ａ，４０６Ｂは
制御部Ｃ１からの制御信号により制御され、各接続切換
手段４０６Ａ，４０６Ｂによる直流電力の通電／非通電
が行われる。

【００５３】なお、供給電力１０とは、請求項の「直流
電力」のことである。

【００５４】図２は図１の動作シーケンスの一例であ
り、供給電圧が電磁コイル１１１，１１２の定格電圧の
場合を示している。冷房モードに切り換えるときには、
電磁コイル１１１に５秒間直流電力を供給する。また、
暖房モードに切り換えるときには、電磁コイル１１２に
５秒間直流電力を供給する。

【００５５】図３は接続切換手段４０６Ａ，４０６Ｂの
一例を示す回路図であり、この接続切換手段４０６Ａ，
４０６Ｂは、スイッチングトランジスタ４０６ａ，４０
６ｂと信号変換部７０とで構成されている。スイッチン
グトランジスタ４０６ａ，４０６ｂは、ゲート電圧が０
Ｖで非導通となるＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴであり、半
導体式のユニポーラ駆動式となっている。信号変換部７
０は制御部Ｃ１からの制御信号によりスイッチングトラ
ンジスタ（ＭＯＳ−ＦＥＴ）４０６ａ，４０６ｂのゲー
ト電圧を制御し、それぞれ電磁コイル１１１，１１２へ
の通電／非通電を制御する。

【００５６】このように、接続切換手段４０６Ａ，４０
６Ｂは、冷房モード用駆動コイル（電磁コイル１１１）
を駆動するトランジスタ（スイッチングトランジスタ４
０６ａ）と、暖房モード用駆動コイル（電磁コイル１１
２）を駆動するトランジスタ（スイッチングトランジス
タ４０６ｂ）とを備えている。

【００５７】ここで、図３に示したように、供給電力１
０の負極側ライン（負極側電源）ＢＬ−と制御部Ｃ１の
０Ｖとが接続されており、例えば信号変換部７０は電気
的絶縁手段が不要となり、接続切換手段４０６Ａ，４０
６Ｂが著しく安価となる。

【００５８】図７はコンバータが生成する供給電圧が固
定の場合の空気調和機の要部ブロック図であり、例えば
ＰＷＭインバータ式エアコンの実施例を示す。ＡＣ／Ｄ
Ｃ変換器（コンバータ）４２１からＰＷＭインバータ４
５１にＤＣ２８０Ｖが供給されるとともに、この供給電
圧が接続切換手段４０６にも供給され、この接続切換手
段４０６から電磁コイル１１１，１１２に駆動電流が供
給される。

【００５９】電磁コイル１１１，１１２の定格電圧がＤ
Ｃ１４０Ｖとすると、供給電圧（２８０Ｖ）が定格電圧
より大きいので、図４に示す駆動シーケンスにより駆動
する。ＰＷＭインバータ式のエアコンにおいて、供給電
圧がＤＣ２８０Ｖの場合、通電率５０％としてＰＷＭ駆
動し、平均電流が定格電流になるようにしている。な
お、図４(A) と図４(B) は、冷房時と暖房時とで、供給
電圧が異なっていることを示している。

【００６０】図８はコンバータが生成する供給電圧が可
変の場合の空気調和機の要部ブロック図であり、例えば
ＰＡＭインバータ式エアコンの実施例を示す。電圧可変
ＡＣ／ＤＣ変換器（コンバータ）４２２からのＤＣ駆動
電圧がＰＡＭインバータ４５２と接続切換手段４０６に
も供給され、この接続切換手段４０６から電磁コイル１
０１に駆動電流が供給される。制御部Ｃ１は電圧可変Ａ
Ｃ／ＤＣ変換器４２２の電圧を検出するとともに電圧可
変信号を出力して電圧を制御する。このとき例えば、検
出部Ｃ３により温度センサ（温度検出手段）の値から冬
季、中間季、夏季を判断して、駆動電流を補正演算す
る。

【００６１】そして、図９のような駆動シーケンスによ
り駆動する。図９は駆動シーケンスを電圧電流曲線で示
しており、例えば、外気温度が常温の場合は図９(A) の
駆動波形により駆動する。また、外気温度が常温より低
い場合は図９(B) の駆動波形により駆動する。さらに、
外気温度が常温より高い場合は図９(C) の駆動波形によ
り駆動する。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、前記直流電力の負極側電源と前記駆動装置の制御部
の電源の負極側とが接続しているので、前記接続切換手
段の電気的絶縁手段が不要となり、該接続切換手段の設
計の自由度が増大する。

【００６３】請求項２の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、例えば、ＰＡＭインバータ式のエアコンにおいて、
電磁コイルの定格電圧がＤＣ１４０Ｖの場合、圧縮機の
始動時に、エアコンのコンバータがＤＣ１４０Ｖの直流
電力を生成すれば、流体制御弁を好適に作動することが
できる。

【００６４】請求項３の流体制御弁の駆動装置によれ
ば、駆動コイルの判明しているコイル抵抗が周囲温度に
より変動するので、ＰＷＭ駆動の通電率を補正するの
で、流体制御弁を好適に作動することができる。

【００６５】請求項４の流体制御弁によれば、電磁コイ
ルがバイファイラ巻きであるので請求項１〜３の流体制
御弁の駆動装置で駆動する駆動回路のコストが低減す
る。

【００６６】請求項５の空気調和機によれば、バイファ
イラ巻きの電磁コイルと、制御部（駆動装置）の制御工
程（プログラム）とにより、エネルギーロスがなく、コ
ストを低減した空気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体制御弁の駆動装置のブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施形態における供給電圧が定格電圧
の場合の駆動シーケンスの説明図である。

【図３】本発明の実施形態における接続切換手段の一例
を示す回路図である。

【図４】本発明の実施形態における供給電圧が定格電圧
より大きい場合の駆動シーケンスの説明図である。

【図５】本発明の実施形態における流体制御弁の駆動装
置を備えた空気調和機の原理的ブロック図である。

【図６】本発明の実施形態における室内制御部と室外制
御部の主に電気系統を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施形態におけるコンバータが生成す
る供給電圧が固定の場合の空気調和機の要部ブロック図
である。

【図８】本発明の実施形態におけるコンバータが生成す
る供給電圧が可変の場合の空気調和機の要部ブロック図
である。

【図９】本発明の実施形態における温度変化に応じて駆
動電流を補正する場合の駆動シーケンスの説明図であ
る。

【図１０】本発明の実施形態の流路切換弁を示す断面図
である。

【図１１】同流路切換弁の底面図である。

【図１２】本発明の実施形態における冷房モード時の主
弁体の状態と冷凍サイクルの要部を示す図である。

【図１３】本発明の実施形態における主弁座の平面図で
ある。

【図１４】図１０のＩ−Ｉ線断面図（その１）である。

【図１５】図１０のＩ−Ｉ線断面図（その２）である。

【図１６】本発明の実施形態における暖房モード時の主
弁体の状態と冷凍サイクルの要部を示す図である。

【図１７】従来技術−１の駆動装置のブロック図であ
る。

【図１８】従来技術−１の他の駆動装置のブロック図で
ある。

【図１９】従来技術−２の駆動回路の回路図である。

【図２０】従来技術−３の駆動回路の回路図である。

【符号の説明】

１０供給電力１１１，１１２電磁コイル１００流路切換弁４０６Ａ，４０６Ｂ接続切換手段Ｃ１制御部

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 13/00 Ｆ２５Ｂ 13/00 ＳＨ０１Ｆ 7/18 Ｈ０１Ｆ 7/18 Ｖ // Ｆ１６Ｋ 11/074 Ｆ１６Ｋ 11/074 Ｚ 31/04 31/04 Ａ 31/06 ３０５ 31/06 ３０５Ｗ３１０３１０Ｆ３８５３８５Ｆ (72)発明者佐藤孝一埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内 (72)発明者北野信一埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内 (72)発明者中原誠一埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内Ｆターム(参考） 3H062 AA07 BB30 CC04 CC15 DD03 EE07 HH04 HH08 3H067 AA13 AA33 BB03 BB14 CC32 DD04 DD12 DD32 DD49 FF11 GG23 3H106 DA08 DA26 DA32 DB02 DB19 DB23 DB32 DB34 DC10 DC19 DD02 EE22 EE34 FA08 KK23 KK34 3L060 AA08 CC19 DD07 EE04 EE10 3L092 AA14 BA26 DA19 EA20 FA05 FA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気調和機の流体制御弁の電磁コイルを
冷房モード用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを
備えるバイファイラ巻きとし、前記２つの駆動コイルを
駆動する接続切換手段を備え、前記空気調和機の圧縮機
を駆動するインバータに適した直流電力を、交流電力か
ら一のコンバータの電圧可変信号を制御して生成し、冷
房モード時の駆動電流、あるいは暖房モード時の駆動電
流を、前記コンバータが生成する前記直流電力を前記接
続切換手段に供給して生成する流体制御弁の駆動装置に
おいて、前記直流電力の負極側電源と前記駆動装置の制御部の電
源の負極側とを接続し、前記制御部が前記駆動コイルを
駆動する駆動信号を前記接続切換手段に送出することを
特徴とする流体制御弁の駆動装置。
【請求項２】空気調和機の流体制御弁の電磁コイルを
冷房モード用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを
備えるバイファイラ巻きとし、前記２つの駆動コイルを
駆動する接続切換手段を備え、前記空気調和機の圧縮機
を駆動するインバータに適した直流電力を、交流電力か
ら一のコンバータの電圧可変信号を制御して生成し、冷
房モード時の駆動電流、あるいは暖房モード時の駆動電
流を、前記コンバータが生成する前記直流電力を前記接
続切換手段に供給して生成する流体制御弁の駆動装置に
おいて、前記駆動コイルの定格電圧がＤＣ１４０Ｖの場合、前記
圧縮機を停止した後、前記一のコンバータがＤＣ１４０
Ｖの直流電力を生成し、前記駆動コイルに駆動電流を印
加することを特徴とする流体制御弁の駆動装置。
【請求項３】空気調和機の流体制御弁の電磁コイルを
冷房モード用駆動コイルと暖房モード用駆動コイルとを
備えるバイファイラ巻きとし、前記２つの駆動コイルを
駆動する接続切換手段を備え、前記空気調和機の圧縮機
を駆動するインバータに適した直流電力を、交流電力か
ら一のコンバータの電圧可変信号を制御して生成し、冷
房モード時の駆動電流、あるいは暖房モード時の駆動電
流を、前記コンバータが生成する前記直流電力を前記接
続切換手段に供給して生成する流体制御弁の駆動装置に
おいて、前記駆動装置が温度検出手段を備え、前記温度検出手段
の値から低温域、中温域、高温域を判断して、前記駆動
電流を補正演算することを特徴とする流体制御弁の駆動
装置。
【請求項４】流体制御弁の備える主弁体が弁座から離
座する導通工程と、前記主弁体が回転する切換工程と、
前記主弁体が前記弁座に着座して位置保持する保持工程
とを実行する流体制御弁において、前記３つの工程を実行するために電磁コイルがバイファ
イラ巻きで構成されることを特徴とする流体制御弁。
【請求項５】冷房モード用駆動コイルと暖房モード用
駆動コイルとを備えるバイファイラ巻きの電磁コイルで
構成する流体制御弁と、駆動装置の制御部が前記２つの
駆動コイルを駆動する請求項１、請求項２または請求項
３記載の流体制御弁の駆動装置とを備えることを特徴と
する空気調和機。