JP2002372344A - バイパス弁およびそれを用いた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バイパス弁およびそれを用いた空
気調和装置に関し、安価でコンパクト且つ高性能な冷凍
サイクルを有する空気調和装置を実現することを目的と
する。 【解決手段】 円筒状で下部に弁室10及び弁座３が形成
された弁ケース１と、該弁ケース１内を気密を保ちなが
ら摺動し前記弁座３を開閉する弁部材７とを具備し、前
記弁ケース１の弁室10には、圧縮機の吐出側に接続され
る第１の導管１ａと、四方弁に接続される第２の導管１
ｂと、室内熱交換器に接続され且つ前記弁部材７で開閉
される第３の導管２とが設けられ、更に前記弁ケース１
には、前記弁部材７の上方に圧力室11が設けられ、前記
圧力室11には、前記弁座３の反対端に四方弁のパイロッ
ト弁に連通するチューブ８と、前記弁部材７を弁座３方
向に付勢し、且つストッパ５に支持された復帰ばね９と
が設けられて成るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバイパス弁およびそ
れを用いた空気調和装置に関する。詳しくは、冷凍サイ
クル回路を、パイロット弁を用いて切換える四方弁と連
動して圧縮機から吐出された冷媒を室内熱交換器に流す
バイパス弁およびそれを用いた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図を用いて説明する。図４
は、従来の技術を用いた空気調和装置の一例であり、四
方弁Ｖとパイロット弁Ｐと電磁弁Ｍを備えた冷凍回路が
暖房状態にあることを示す図である。同図において、四
方弁Ｖは圧縮機Ａの吐出側に接続される高圧管２６と、
室外熱交換器Ｂに接続される導管２３と、室内熱交換器
Ｃに接続される導管２５と、圧縮機Ａの吸入側に接続さ
れる低圧管２４を有する弁ケース２１とを具備し、該弁
ケース２１の内部には低圧管２４と２本の導管２３，２
５を選択連通するバルブ２０が摺動可能に設けられ、該
バルブ２０は低圧管２４と導管２３を連通した状態で導
管２５を閉塞するようになっている。また該バルブ２０
の両端には細孔２２ａが穿設された２個のピストン２２
が設けられている。

【０００３】また、パイロット弁Ｐは外周にコイル３３
が配置された可動鉄心２７と、該可動鉄心２７に対し弁
座２９を挟んで対向可動するニードル弁２８が配置さ
れ、前記四方弁Ｖの低圧管２４に接続される細管３１
と、弁座２９の両側に開口し各々前記四方弁Ｖの弁ケー
ス２１の両端に接続される細管３０，３２より構成され
ている。また、電磁弁Ｍは、圧縮機Ａの吐出側に接続さ
れる入口管３６と、室内熱交換器Ｃに接続される出口管
３７と、該出口管３７を開閉制御するコイル３５を有し
て構成されている。

【０００４】そして、パイロット弁Ｐがコイル３３に通
電されて可動鉄心２７を吸引し細管３２を閉鎖すると共
に細管３０と細管３１とを連通させることにより四方弁
Ｖの右側のピストン２２の背面は低圧となるため、該ピ
ストン２２は圧縮機Ａから出た高圧の冷媒によりバルブ
２０と共に右側に移動され、導管２３，２４を連通する
と共に導管２５を閉鎖する。この状態で電磁弁Ｍのコイ
ル３５に通電すると該電磁弁は開弁し、圧縮機Ａからの
高温・高圧の冷媒は電磁弁Ｍの入口管３６及び出口管３
７を通って室内熱交換器Ｃに入り、室内の空気と熱交換
して室内を暖房した後、膨張弁Ｄ，導管２３，２４を通
って圧縮機Ａに戻ることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気調和装
置では四方弁Ｖと電磁弁Ｍを用いた機構であって、各々
の弁部材の制御に２つのコイルを必要とする高価な空気
調和装置となると共に電磁弁Ｍのコイル３５の不具合に
より電磁弁Ｍが作動しないと高圧側の回路は閉塞され圧
力が異常に上昇する場合がある。さらには特殊な多方弁
を用いた従来の冷凍システムでは、吐出ガスと吸入ガス
がバルブを介して熱交換するため暖房効率が低下する。
この暖房効率の低下を防止するために、特開昭５４−８
９３５３号公報、特開昭５８−１９３０５８号公報、特
開昭５７−１５０７６３号公報等に示されるような暖房
運転時に四方弁バイパス構成をすると、弁の数が増え、
構成が複雑かつコストアップとなり、更には装置の巨大
化という問題が生ずる。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に鑑み、安価で
コンパクトかつ高性能な空気調和装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のバイ
パス弁は、圧縮機Ａ、室内熱交換器Ｃ、膨張弁Ｄ、室外
熱交換器Ｂ、及び四方弁Ｖを配管で接続した冷凍サイク
ルを有する空気調和装置の、前記四方弁Ｖに連動して冷
媒通路を切換えるバイパス弁Ｘであって、前記バイパス
弁Ｘは、円筒状で下部に弁室１０及び弁座３が形成され
た弁ケース１と、該弁ケース１内を気密を保ちながら摺
動し前記弁座３を開閉する弁部材７とを具備し、前記弁
ケース１の弁室１０には、前記圧縮機Ａの吐出側に接続
される第１の導管１ａと、前記四方弁Ｖに接続される第
２の導管１ｂと、前記室内熱交換器Ｃに接続され且つ前
記弁部材７により開閉される第３の導管２とが設けら
れ、更に前記弁ケース１には、前記弁部材７の上方に圧
力室１１が設けられ、前記圧力室１１には、前記弁座３
の反対端に前記四方弁Ｖのパイロット弁Ｐに連通するチ
ューブ８と、前記弁部材７を弁座３方向に付勢し、且つ
ストッパ５に支持された復帰ばね９とが設けられて成る
ことを特徴とする。また、請求項２は、前記弁部材７に
は、弁ケース１との気密を保つためシール部材６が設け
られて成ることを特徴とする。

【０００８】この構成を採ることにより、１個のコイル
でバイパス弁の作動と四方弁の作動を連動させ、安価で
コンパクトかつ高性能な冷暖房サイクルの回路を構成す
ることが可能となる。

【０００９】また、請求項３は、前記圧力室１１と前記
弁室１０の圧力差による前記弁部材７の移動力に対し、
前記復帰ばね９の付勢力を前記四方弁Ｖが作動する圧力
差より大きくしたことを特徴とする。この構成を採るこ
とにより、四方弁の作動よりバイパス弁の作動を遅らせ
ることで安定した四方弁の作動が可能となる。

【００１０】また、請求項４は、圧縮機Ａ、室内熱交換
機Ｃ、膨張弁Ｄ、室外熱交換機Ｂ、四方弁Ｖ、該四方弁
Ｖに連動して冷媒通路を切換えるバイパス弁Ｘを配管で
接続した冷凍サイクルを有する空気調和装置であって、
前記バイパス弁Ｘは、円筒状で下部に弁室１０及び弁座
３が形成された弁ケース１と、該弁ケース１内を気密を
保ちながら摺動し前記弁座３を開閉する弁部材７とを具
備し、前記弁ケース１の弁室１０には、前記圧縮機Ａの
吐出側に接続される第１の導管２ａと、前記四方弁Ｖに
接続される第２の導管１ｂと、前記室内熱交換機Ｃに接
続され且つ前記弁部材７により開閉される第３の導管２
とが設けられ、更に前記弁ケース１には、前記弁部材７
の上方に圧力室１１が設けられ、前記圧力室１１には、
前記弁座３の反対端に前記四方弁Ｖのパイロット弁Ｐに
連通するチューブ８と、前記弁部材７を弁座３方向に付
勢し、且つストッパ５に支持された復帰ばね９とが設け
られて成ることを特徴とする。この構成を採ることによ
り、安定し且つ高性能な空気調和装置が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明のバイパス弁の
一実施形態の断面図である。同図において、符号１は弁
ケースであり、該弁ケース１は円筒形で下部に弁室１０
と弁座３が形成され、前記弁室１０には圧縮機Ａの出口
に接続される第１の導管１ａ（入口管）と、四方弁Ｖの
入口に接続される第２の導管１ｂ（出口管）とが設けら
れ、弁座３には室内熱交換器Ｃに接続される第３の導管
２が設けられている。また該弁座３の反対側にはパイロ
ット弁Ｐに接続するチューブ８と蓋４とが設けられてい
る。

【００１２】また、弁ケース１の内部には弁部材７が軸
方向に摺動自在に設けられており、該弁部材７は弁座３
に接離し蓋４側よりストッパ５に支持された復帰ばね９
の付勢力を受け常時は弁座３を閉鎖している。また該弁
部材７の外周には弁ケース１の弁室１０と隔離された圧
力室１１を形成するシール６が設けられている。なお該
圧力室１１は前記チューブ８に連通している。

【００１３】次に図２は本実施の形態のバイパス弁Ｘを
搭載した空気調和装置の冷房状態を示したサイクル図で
あり、圧縮機Ａ、四方弁Ｖ、室内熱交換器Ｃ，膨張弁
Ｄ、室外熱交換器Ｂで冷凍サイクルを構成している。こ
こで、四方弁Ｖは、冷房運転時には、圧縮機Ａからの吐
出冷媒を室外熱交換器Ｂに導き、暖房運転時には、圧縮
機Ａからの吐出冷媒を室内熱交換器Ｃに導くように切り
換えられる。

【００１４】従って、冷房運転時には圧縮機Ａから吐出
する高温・高圧の冷媒ガスがバイパス弁Ｘを素通りし、
四方弁Ｖを経て、室外熱交換器Ｂ（凝縮器）に流入し、
液相冷媒となる。この液相となった冷媒は、膨張弁Ｄを
通って室内熱交換器Ｃ（蒸発器）に流入し、気相の冷媒
となる。この気相となつた冷媒ガスは再び、圧縮機Ａに
流入して冷房サイクル運転を行うことになる。

【００１５】ここで、冷房サイクル運転状態であるこの
装置では、図２の如く、バイパス弁Ｘのチューブ８はパ
イロット弁Ｐの可動鉄心２７側の細管３０に接続されて
いる。パイロット弁Ｐのコイル３３に通電しない状態
（図の状態）では、可動鉄芯２７により弁座２９は閉ざ
され、細管３１と細管３２が連通され且つ細管３０は閉
塞されている。この状態では、四方弁Ｖの左側のピスト
ン２２の背面は低圧となり、また右側のピストン２２の
外側は細孔２２ａより高圧冷媒が流入し高圧になってい
てバルブ２０は左側に移動し導管２５と低圧管２４を連
通させると共に高圧導管２６と導管２３を連通させてい
る。

【００１６】バイパス弁Ｘの弁部材７は復帰ばね９に押
されて弁座３を閉じており、圧縮機Ａより吐出された高
圧冷媒は導管２を通って，室内熱交換器Ｃへの流入する
のを防止している。従って冷媒は圧縮機Ａを出て第１の
導管１ａ→弁室１０→第２の導管１ｂ→高圧管２６→導
管２３→室外熱交換器Ｂ→膨張弁Ｄ→室内熱交換器Ｃ→
導管２５→低圧導管２４→圧縮機Ａに戻ることになる。
これにより冷房回路が形成されることになる。

【００１７】次に、図３は本発明のバイパス弁を搭載し
た空気調和装置の暖房状態を示したサイクル図であり、
暖房サイクル運転状態であるこの装置では、パイロット
弁Ｐのコイル３３が通電されると可動鉄心２７は右方向
に移動し、細管３０と細管３１が連通しニードル弁２８
が細管３２を閉塞する。この状態では、四方弁Ｖの右側
のピストン２２は低圧となり左側のピストン２２の外側
は細孔２２ａより高圧冷媒が流入し高圧となっており、
この圧力差によりバルブ２０は右に移動し導管２３と低
圧管２４を連通させると同時に導管２５を閉塞する。

【００１８】また四方弁Ｖの作動にあわせてバイパス弁
Ｘの弁部材７は細管３０に接続されたチューブ８により
圧力室１１が低圧になり弁室１０の高圧側との圧力差に
よる右方向への力を受けるが、四方弁Ｖのバルブ２０を
作動させるのに必要な圧力差ではピストン７が移動しな
いように復帰ばね９の付勢力を設定しており、バルブ２
０が作動を終了し導管２５が閉塞され圧縮機Ａの吐出側
の圧力が上昇するとピストン７の受ける圧力差は増加
し、復帰ばね９の付勢力に抗して右側に移動し弁座３が
開かれ第１の導管１ａ（入口管）と第３の導管２が導通
される。

【００１９】この状態では冷媒は、圧縮機Ａを出て第１
の導管１ａ→第３の導管２→室内熱交換器Ｃ→膨張弁Ｄ
→室外熱交換器Ｂ→導管２３→低圧管２４→圧縮機Ａに
戻る。これにより暖房回路が構成されている。

【００２０】また上記構成において、暖房サイクル回路
が形成された状態では四方弁Ｖのバルブ２０は導管２５
を閉塞することで、高圧冷媒が四方弁Ｖの中を通過しな
いためバルブ２０の下部を流れる低温低圧の冷媒との熱
交換が防止され、高温高圧の冷媒は直接に室内熱交換器
Ｃに流入し，暖房効率を上げることができるようになり
冷凍サイクル装置のシステム効率を低下させないように
働くと共に、四方弁Ｖの作動とピストン７を作動させる
ための安定した圧力差を確保することができる。

【００２１】次に、コイル３３の通電を止めると、パイ
ロット弁Ｐが作用することによりバルブ２０は左に移動
し、四方弁Ｖは冷房回路を形成するが、このとき復帰ば
ね９の作用によりバルブ２０より先に弁部材７は作動
し、弁座３を閉じるため、四方弁Ｖの作動に必要な圧力
を確保することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明は、一
個のコイルでバイパス弁の作動と四方弁の作動を連動さ
せ冷暖房サイクルの回路構成が可能であり、この構成に
よれば暖房運転効率を向上させることが可能となり、さ
らには安価で簡素な制御の空気調和装置の提供が可能で
あるという効果を奏する。また、本発明は、四方弁の作
動よりバイパス弁の作動を遅らせることで安定した四方
弁の作動を可能にするもので、この構成によれば、高圧
回路が異常高圧状態が発生することを防止し、安全でか
つ，信頼性の高い空気調和装置を提供することができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバイパス弁の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】本発明のバイパス弁を搭載した空気調和装置の
冷房状態の配置図である。

【図３】本発明のバイパス弁を搭載した空気調和装置の
暖房状態の配置図である。

【図４】従来の空気調和装置の配置図である。

【符号の説明】

１、２１…弁ケース １ａ…第１の導管（入口管） １ｂ…第２の導管（出口管） ２…第３の導管 ３…弁座 ４…蓋 ５…ストッパ ６…シール ７…弁部材 ８…チューブ ９…復帰ばね １０…弁室 １１…圧力室 ２０…バルブ ２２…ピストン ２２ａ…細孔 ２３，２５…導管 ２４…低圧管 ２６…高圧管 ２７…可動鉄心 ２８…ニードル弁 ２９…弁座 ３０，３１，３２…細管 ３３、３５…コイル ３６…入口管 ３７…出口管 Ａ…圧縮機 Ｂ…室外熱交換器 Ｃ…室内熱交換器 Ｄ…膨張弁 Ｖ…四方弁 Ｐ…パイロット弁 Ｍ…電磁弁 Ｘ…バイパス弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新 正廣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 茂木 仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 郁夫 栃木県宇都宮市西川田南２−１−５ 日本 ランコ株式会社宇都宮製作所内 Ｆターム(参考） 3H056 AA02 BB32 CA02 CB02 CB09 GG03 GG13 3L092 AA02 BA05 BA27

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（Ａ）、室内熱交換器（Ｃ）、膨
   張弁（Ｄ）、室外熱交換器（Ｂ）、及び四方弁（Ｖ）を
   配管で接続した冷凍サイクルを有する空気調和装置の、
   前記四方弁（Ｖ）に連動して冷媒通路を切換えるバイパ
   ス弁（Ｘ）であって、 前記バイパス弁（Ｘ）は、円筒状で下部に弁室（１０）
   及び弁座（３）が形成された弁ケース（１）と、該弁ケ
   ース（１）内を気密を保ちながら摺動し前記弁座（３）
   を開閉する弁部材（７）とを具備し、 前記弁ケース（１）の弁室（１０）には、前記圧縮機
   （Ａ）の吐出側に接続される第１の導管（１ａ）と、前
   記四方弁（Ｖ）に接続される第２の導管（１ｂ）と、前
   記室内熱交換器（Ｃ）に接続され且つ前記弁部材（７）
   により開閉される第３の導管（２）とが設けられ、 更に前記弁ケース（１）には、前記弁部材（７）の上方
   に圧力室（１１）が設けられ、 前記圧力室（１１）には、前記弁座（３）の反対端に前
   記四方弁（Ｖ）のパイロット弁（Ｐ）に連通するチュー
   ブ（８）と、前記弁部材（７）を弁座（３）方向に付勢
   し、且つストッパ（５）に支持された復帰ばね（９）と
   が設けられて成ることを特徴とするバイパス弁。
2. 【請求項２】 前記弁部材（７）には、弁ケース（１）
   との気密を保つためシール部材（６）が設けられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載のバイパス弁。
3. 【請求項３】 前記圧力室（１１）と前記弁室（１０）
   の圧力差による前記弁部材（７）の移動力に対し、前記
   復帰ばね（９）の付勢力を前記四方弁（Ｖ）が作動する
   圧力差より大きくしたことを特徴とする請求項１または
   ２記載のバイパス弁。
4. 【請求項４】 圧縮機（Ａ）、室内熱交換機（Ｃ）、膨
   張弁（Ｄ）、室外熱交換機（Ｂ）、四方弁（Ｖ）、該四
   方弁（Ｖ）に連動して冷媒通路を切換えるバイパス弁
   （Ｘ）を配管で接続した冷凍サイクルを有する空気調和
   装置であって、前記バイパス弁（Ｘ）は、円筒状で下部
   に弁室（１０）及び弁座（３）が形成された弁ケース
   （１）と、該弁ケース（１）内を気密を保ちながら摺動
   し前記弁座（３）を開閉する弁部材（７）とを具備し、 前記弁ケース（１）の弁室（１０）には、前記圧縮機
   （Ａ）の吐出側に接続される第１の導管（２ａ）と、前
   記四方弁（Ｖ）に接続される第２の導管（１ｂ）と、前
   記室内熱交換機（Ｃ）に接続され且つ前記弁部材（７）
   により開閉される第３の導管（２）とが設けられ、 更に前記弁ケース（１）には、前記弁部材（７）の上方
   に圧力室（１１）が設けられ、 前記圧力室（１１）には、前記弁座（３）の反対端に前
   記四方弁（Ｖ）のパイロット弁（Ｐ）に連通するチュー
   ブ（８）と、前記弁部材（７）を弁座（３）方向に付勢
   し、且つストッパ（５）に支持された復帰ばね（９）と
   が設けられて成ることを特徴とする空気調和装置。