JP2004257676A

JP2004257676A - Reversible inflating device

Info

Publication number: JP2004257676A
Application number: JP2003050322A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田; Katsumi Koyama; 克己小山; Ichiro Kubo; 一郎久保
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small and low cost reversible inflating device having throttling characteristics different according to the flow directions of refrigerant. <P>SOLUTION: A refrigerant pipe between an outdoor heat exchanger and an indoor heat exchanger is formed into a body 1, a sleeve 2 having a large diameter orifice 6 in the partition part 5 thereof is fixedly disposed in the body 1, and a plug 7 moving close to and apart from the partition part 5 according to the flow direction of the refrigerant is disposed in the sleeve 2. The plug 7 comprises a small diameter orifice 8 concentric to the large diameter orifice 6, and the outer periphery thereof is formed in a polygon to form a refrigerant passage. When the refrigerant flows from a side where the plug 7 is present, the plug 7 comes into contact with the partition part 5 by the refrigerant, and the refrigerant is restricted by the small diameter orifice 8. When the refrigerant flows in a reverse direction, the plug 7 is separated from the partition part 5 by the refrigerant, and the refrigerant is restricted by the large diameter orifice 6 and flows through the refrigerant passage in the outer periphery of the plug 7. As a result, the throttling characteristics can be varied. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可逆膨張装置に関し、特にヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクル内で冷房運転時と暖房運転時とで逆方向に流れる冷媒を絞って減圧させるようにした可逆膨張装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプ式空気調和機では、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張装置と、室内熱交換器とを冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している。冷房運転を行うときには、圧縮機で圧縮された高温・高圧の冷媒を四方弁を介し室外熱交換器に送って凝縮し、凝縮された冷媒を膨張装置で絞り膨張し、絞り膨張することによって低温・低圧になった冷媒を室内熱交換器で室内空気と熱交換することにより室内空気を冷やしている。室内熱交換器で熱交換することにより蒸発された冷媒は圧縮機に戻される。一方、暖房運転を行うときには、圧縮機で圧縮された高温・高圧の冷媒を四方弁を介し室内熱交換器に送り、ここで室内空気と熱交換することにより室内空気を暖めている。室内熱交換器で熱交換することにより凝縮された冷媒は、膨張装置で絞り膨張されて低温・低圧になり、室外熱交換器で蒸発されて圧縮機に戻される。
【０００３】
この冷凍サイクルにおける膨張装置としては、キャピラリチューブを用いたものが知られており、冷房運転時と暖房運転時とでキャピラリチューブの長さを変えて絞り特性を変えることも知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図１０は従来の膨張装置を等価回路で示した説明図である。
従来の膨張装置は、直列に接続された暖房用キャピラリチューブ１０１および冷暖房用キャピラリチューブ１０２と、暖房用キャピラリチューブ１０１に並列に配置された逆止弁１０３とから構成されている。暖房用キャピラリチューブ１０１は、長いキャピラリチューブを何度か折り返すことによって形成され、その開放端は、図示しない室外熱交換器に接続される。冷暖房用キャピラリチューブ１０２についても、長いキャピラリチューブを何度か折り返すことによって形成され、その開放端は、図示しない室内熱交換器に接続される。逆止弁１０３は、室外熱交換器から送られてきた冷媒によって開けられ、その冷媒を暖房用キャピラリチューブ１０１をバイパスさせて冷暖房用キャピラリチューブ１０２に送るが、冷媒が冷暖房用キャピラリチューブ１０２から送られてきた場合には、その冷媒により閉じられて、暖房用キャピラリチューブ１０１に送るような向きに配置されている。
【０００５】
このような膨張装置において、冷房運転のとき、冷媒の流れを実線の矢印で示したように、室外熱交換器から送られてきた冷媒は、冷暖房用キャピラリチューブ１０２だけを通り、ここで絞り膨張されて室内熱交換器に供給される。暖房運転のときは、四方弁により冷媒の流れが破線の矢印で示したように逆転されるので、室内熱交換器から送られてきた冷媒は、冷暖房用キャピラリチューブ１０２および暖房用キャピラリチューブ１０１を直列に通り、室外熱交換器へと流れることになる。したがって、冷房運転のとき、冷媒が流れるキャピラリチューブの長さを短くして絞り量を少なくし、暖房運転のときは、冷媒が流れるキャピラリチューブの長さを長くして絞り量を多くしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１３９８４８号公報（段落番号〔０１５３〕，図２６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張装置は、２本の長いキャピラリチューブを何度も折り返すことによって形成されているため、大きな設置スペースを取り、暖房用キャピラリチューブに並列に逆止弁を設け、２本のキャピラリチューブと逆止弁とをろう付けにより相互に接続する構成であるため、コストがかかるという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、冷媒の流れ方向によって異なる絞り特性を有する小型で低コストの可逆膨張装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、双方向に流れる冷媒を絞り膨張させるようにした可逆膨張装置において、流路断面積が異なる第１および第２のオリフィスと、冷媒の流れ方向に移動可能に配置され、冷媒の流れ方向に応じて冷媒が流れる通路を前記第１のオリフィスまたは前記第２のオリフィスに切り換えて流量特性を変える弁体と、を備えていることを特徴とする可逆膨張装置が提供される。
【００１０】
このような可逆膨張装置によれば、弁体は導入されてくる冷媒に押されて移動することができるため、暖房運転および冷房運転で流れ方向が変わる冷媒により第１または第２の位置をとることができ、第１の位置にあるときには、第１および第２のオリフィスの一方において冷媒を絞り、第２の位置にあるときには、他方において冷媒を絞りるように切り換える。絞り部をオリフィスにし、逆止弁の弁体を導入される冷媒の流れ方向によって第１および第２のオリフィスを切り換える構成にしたことにより、可逆膨張装置を小型化することができ、コストを低減することができる。また、冷媒の配管内に配置することにより、設置スペースを不要にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｃ）は可動部のプラグを示す端面図であり、図２は第１の実施の形態に係る可逆膨張装置の等価回路図である。
【００１２】
この可逆膨張装置は、ボディ１の中に収容されている。このボディ１は、室外熱交換器と室内熱交換器とを配管する銅パイプとすることができる。ボディ１の中には、スリーブ２が配置されており、スリーブ２の外周に凹設された溝に対応する位置にてボディ１を外側からかしめ加工することによりボディ１に気密に固定されている。
【００１３】
スリーブ２は、その軸線方向両端に開口部を有し、それらの開口端部にはそれぞれストレーナ３，４が設けられている。スリーブ２の中は、一体に形成された仕切部５によって仕切られており、その仕切部５の中央には径の大きなオリフィス６が設けられている。仕切部５の図の右側のスリーブ２内には、冷媒の流れによって軸線方向に動くことができるプラグ７が配置されている。
【００１４】
このプラグ７は、その軸線位置において、ストレーナ３が配置されている側に開放された大径の通路が形成され、閉止された仕切部５の側には、径の小さなオリフィス８が形成されている。このオリフィス８は、仕切部５に設けられた径の大きなオリフィス６と同一軸線上にある。プラグ７は、また、図１の（Ｃ）にストレーナ３の側から見た端面図で示したように、多角形の形状、図示の例では、六角形の外形を有している。これにより、プラグ７とこれが収容されているスリーブ２の内壁面との間に６つの冷媒通路が形成されていることになる。これらの冷媒通路は、当然ながら、径の大きなオリフィス６よりも十分に大きな流路断面積を有している。
【００１５】
このような可逆膨張装置において、たとえば空気調和機が暖房運転を行っているとき、冷媒は、図１の（Ａ）に示したように、図の右方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって仕切部５に当接される。これにより、プラグ７の外周にある６つの冷媒通路からオリフィス６に通じる通路は閉塞され、オリフィス６，８が冷媒を流すメインの通路となる。したがって、この可逆膨張装置は、径の小さなオリフィス８を有する小流量の膨張装置として機能することになる。
【００１６】
一方、空気調和機が冷房運転を行っているとき、冷媒は、図１の（Ｂ）に示したように、図の左方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって仕切部５から離れて、ストレーナ３に当接される。これにより、オリフィス６とプラグ７の外周にある６つの冷媒通路およびオリフィス８とがメインの通路となる。したがって、この可逆膨張装置は、径の大きなオリフィス６を有する大流量の膨張装置として機能することになる。
【００１７】
この可逆膨張装置は、その構成を図２に示した等価回路によって表すことができる。すなわち、この可逆膨張装置は、径の小さなオリフィス８と逆止弁９とが並列に接続され、この並列接続の回路に直列に径の大きなオリフィス６が接続されていて、逆止弁９は、冷媒が図の右側から供給されてくるときに閉じ、図の左側から供給されてくるときには開く向きに配置された構成を有していることになる。
【００１８】
したがって、暖房運転のときに、冷媒が破線の矢印で示した方向に流れてくると、逆止弁９が閉じられるので、冷媒は、径の小さなオリフィス８および径の大きなオリフィス６を順次通って流れ、主として径の小さなオリフィス８で絞られ、減圧される。
【００１９】
冷房運転のときには、冷媒が実線の矢印で示した方向に流れてきて、逆止弁９が開き、径の小さなオリフィス８をバイパスするので、冷媒は、径の大きなオリフィス６および逆止弁９を順次通って流れ、主として径の大きなオリフィス６で絞られ、減圧される。
【００２０】
このようにして、この可逆膨張装置は、冷媒の流れ方向によって異なる絞り特性を持たせることができ、暖房運転のときは、絞りを多くして少ない流量で冷媒を流し、冷房運転のときには、絞りを少なくして流す冷媒流量を多くすることができる。
【００２１】
図３は第２の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図であり、図４は第２の実施の形態に係る可逆膨張装置の等価回路図である。なお、図３および図４において、図１および図２に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してある。
【００２２】
この可逆膨張装置において、ボディ１の中に固定されたスリーブ２は、一体に形成された仕切部５を有し、その仕切部５は、中央に弁孔１０が設けられ、その弁孔１０から外れた位置に径の大きなオリフィス６が設けられている。弁孔１０の内側端面には、テーパが設けられて、テーパ弁座を形成している。スリーブ２の仕切部５と反対側の開口端には、弁座形成部材１１が圧入されており、その弁座形成部材１１の中央に弁孔１２が、その弁孔１２から外れた位置に径の小さなオリフィス８がそれぞれ設けられている。この弁孔１２の内側端面にも、テーパが設けられて、テーパ弁座を形成している。仕切部５と弁座形成部材１１との間の空間には、冷媒の流れによって軸線方向に動くことができるようにボール１３が配置されている。このボール１３は、スリーブ２の内壁面との間に冷媒通路が形成されるような寸法の直径を有し、冷媒の流れ方向によって弁孔１０，１２を開閉する共通の弁体を構成している。
【００２３】
このような可逆膨張装置において、空気調和機が暖房運転を行っているとき、冷媒は、図３の（Ａ）に示したように、図の右方向から流れてくる。ボール１３は、流入してくる冷媒の圧力によって弁座形成部材１１のテーパ弁座に着座され、弁孔１２を閉塞する。これにより、冷媒が弁孔１０、ボール１３の外周の冷媒通路、径の小さなオリフィス８を通って流れるため、この可逆膨張装置は、径の小さなオリフィス８を有する小流量の膨張装置として機能する。
【００２４】
空気調和機が冷房運転を行っているときには、冷媒は、図３の（Ｂ）に示したように、図の左方向から流れてくる。ボール１３は、流入してくる冷媒の圧力によって仕切部５のテーパ弁座に着座され、弁孔１０を閉塞する。これにより、冷媒が弁孔１２、ボール１３の外周の冷媒通路、径の大きなオリフィス６を通って流れるため、この可逆膨張装置は、径の大きなオリフィス６を有する大流量の膨張装置として機能する。
【００２５】
この可逆膨張装置の構成を等価回路で表すと、図４に示したようになる。すなわち、この可逆膨張装置は、径の小さなオリフィス８と逆止弁９ａとを並列に接続し、径の大きなオリフィス６と逆止弁９ｂとを並列に接続し、これら並列接続の回路を直列に接続して構成される。逆止弁９ａは、冷媒が図の左側から供給されたときに開き、逆止弁９ｂは、図の右側から供給されたときには開く向きにそれぞれ配置されている。
【００２６】
したがって、暖房運転のときに、冷媒が破線の矢印で示した方向に流れてくると、逆止弁９ｂが開き、逆止弁９ａが閉じるので、冷媒は、逆止弁９ｂおよび径の小さなオリフィス８を通って流れ、径の小さなオリフィス８で絞られて減圧される。
【００２７】
冷房運転のときには、冷媒が実線の矢印で示した方向に流れてきて、逆止弁９ａが開き、逆止弁９ｂが閉じる。このため、冷媒は、逆止弁９ａおよび径の大きなオリフィス６を通って流れ、径の大きなオリフィス６で絞られて減圧されることになる。
【００２８】
図５は第３の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｃ）は可動部のプラグを示す端面図である。なお、図５において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してある。
【００２９】
この可逆膨張装置において、ボディ１の中に固定されたスリーブ２は、一体に形成された仕切部５を有し、その仕切部５は、中央に弁孔１０が設けられている。スリーブ２の仕切部５と反対側の開口端には、弁座形成部材１１が圧入されており、その弁座形成部材１１の中央に弁孔１２が設けられている。仕切部５と弁座形成部材１１との間の空間には、冷媒の流れによって軸線方向に動くことができるようにプラグ７が配置されている。
【００３０】
このプラグ７は、スリーブ２と同様の形状を有していて、仕切部５と対向する側に閉止部を有し、その閉止部の中央に径の小さなオリフィス８が設けられ、弁座形成部材１１と対向する側の開口端には、中央に径の大きなオリフィス６が設けられたオリフィス形成部材１４が圧入されている。また、プラグ７は、図５の（Ｃ）に端面図で示したように、外周の一部がＤカットされた外形を有している。これにより、プラグ７とこれが収容されているスリーブ２の内壁面との間に冷媒通路を形成している。そして、このプラグ７には、その冷媒通路がオリフィス８とオリフィス６との間の空間に連通するよう連通孔１５が穿設されている。このように、このプラグ７は、冷媒の流れ方向によって弁孔１０，１２をオリフィス８，６に切り換える共通の弁体を構成している。
【００３１】
このような可逆膨張装置において、空気調和機が暖房運転を行っているとき、冷媒は、図５の（Ａ）に示したように、図の右方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって仕切部５に当接され、弁孔１０を閉塞する。これにより、冷媒が弁孔１２、プラグ７の外周の冷媒通路、連通孔１５、径の小さなオリフィス８、弁孔１０を通って流れるため、この可逆膨張装置は、径の小さなオリフィス８を有する小流量の膨張装置として機能する。
【００３２】
空気調和機が冷房運転を行っているときには、冷媒は、図５の（Ｂ）に示したように、図の左方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって弁座形成部材１１に当接され、弁孔１２を閉塞する。これにより、冷媒が弁孔１０、プラグ７の外周の冷媒通路、連通孔１５、径の大きなオリフィス６、弁孔１２を通って流れるため、この可逆膨張装置は、径の大きなオリフィス６を有する大流量の膨張装置として機能する。
【００３３】
なお、この可逆膨張装置は、図４に示した等価回路と同じ構成によって表すことができる。
図６は第４の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。なお、図６において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してある。
【００３４】
この可逆膨張装置において、ボディ１の中に固定されたスリーブ２は、一体に形成された仕切部５を有している。この仕切部５は、軸線方向に長く形成されていて、中央に弁孔１０が設けられている。スリーブ２の仕切部５と反対側の開口端には、弁座形成部材１１が圧入されている。この弁座形成部材１１は、仕切部５に比較して軸線方向に短く形成され、その中央には、弁孔１２が設けられている。仕切部５と弁座形成部材１１との間の空間には、冷媒の流れによって軸線方向に動くことができるプラグ７が配置されている。
【００３５】
このプラグ７は、軸線方向両端に長さの異なるシャフトを有し、中央部分は、スリーブ２の内壁面と摺接しながらこのプラグ７を軸線方向に移動するときにスリーブ２の軸線と同心を保つようにする機能と、外周に軸線方向に延びる溝あるいはＤカット部を設けて冷媒通路を確保する機能とを有している。
【００３６】
プラグ７は、軸線方向に移動することによって、両端のシャフトが弁孔１０，１２の中に貫通状態で配置されたり抜け出た状態で配置されたりする。これにより、シャフトが弁孔１０，１２の中に位置するときには、シャフトと弁孔１０，１２の内壁面との間に円筒形状の空間を持った絞り通路が形成され、シャフトが弁孔１０，１２から脱した位置にあるときには、その弁孔１０，１２が冷媒のメイン通路になる。弁孔１０およびそれに対応するプラグ７のシャフトは、軸線方向の長さが長く、弁孔１２およびそれに対応するプラグ７のシャフトは、軸線方向の長さが短いので、プラグ７の位置によって、絞り通路での絞り特性を切り換えることができる。
【００３７】
このような可逆膨張装置において、空気調和機が暖房運転を行っているとき、冷媒は、図６の（Ａ）に示したように、図の右方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力に押されて、シャフトが仕切部５の弁孔１０に貫通配置される。これにより、冷媒が弁孔１２、プラグ７の外周の冷媒通路、シャフトと弁孔１０の内壁面との間の軸線方向に長い絞り通路を通って流れることになるため、この可逆膨張装置は、絞り通路が長いキャピラリを有する小流量の膨張装置として機能する。
【００３８】
空気調和機が冷房運転を行っているときには、冷媒は、図６の（Ｂ）に示したように、図の左方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力に押されて、シャフトが弁座形成部材１１の弁孔１２に貫通配置される。これにより、冷媒が弁孔１０、プラグ７の外周の冷媒通路、シャフトと弁孔１２の内壁面との間の軸線方向に短い絞り通路を通って流れることになるため、この可逆膨張装置は、絞り通路が短いキャピラリを有する小流量の膨張装置として機能する。
【００３９】
さらに、この可逆膨張装置は、弁孔１０，１２とシャフトとのクリアランスで環状の絞りを構成し、冷媒が絞りから環状の状態でスプレイされるため、流動音を小さくすることができるとともに、冷媒の流れ方向が逆転するときには、プラグ７が移動して絞り部が構成し直されるため、環状の絞りが冷媒に混入された異物によって部分的に詰まっていても運転切り換え時に復帰させることができる。
【００４０】
なお、この可逆膨張装置は、図４に示した等価回路と同じ構成によって表すことができる。また、この実施の形態では、スリーブ２にストレーナを設けていないが、第１ないし第４の実施の形態に係る可逆膨張装置と同様に、スリーブ２の両端開口部にストレーナを設けてもよい。
【００４１】
図７は第５の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。なお、図７において、図５に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してある。
【００４２】
この可逆膨張装置において、ボディ１の中に固定されたスリーブ２は、一体に形成された仕切部５を有し、その仕切部５は、中央に弁孔１０が設けられている。スリーブ２の仕切部５と反対側の開口端には、弁座形成部材１１が圧入されており、その弁座形成部材１１の中央に弁孔１２が設けられている。仕切部５と弁座形成部材１１との間の空間には、冷媒の流れによって軸線方向に動くことができるようにプラグ７が配置されている。
【００４３】
このプラグ７は、その軸線方向に貫通した冷媒通路を有し、その両端にはその軸線方向に延びるキャピラリチューブ６ａ，８ａがそれぞれ嵌入されている。一方のキャピラリチューブ６ａは、内径が大きなチューブであり、他方のキャピラリチューブ８ａは、内径が小さなチューブで構成されている。このプラグ７は、また、これが冷媒の流れ方向に移動自在に収容された中央の冷媒通路がキャピラリチューブ６ａとキャピラリチューブ８ａとの間の空間横切って連通するよう連通孔１５が穿設されている。なお、このプラグ７においても、外周の一部がＤカットされた外形を有して、プラグ７とこれが収容されているスリーブ２の内壁面との間に冷媒通路が形成されるようにしている。
【００４４】
弁座形成部材１１は、軸線方向外側に延びる筒状のガイド１６が一体に形成されており、このガイド１６によって軸線方向にガイドされるホルダ１７がキャピラリチューブ６ａに固定されている。このホルダ１７は、筒状のガイド１６の開口端を覆うように配置されたストレーナ３ａを保持している。ガイド１６は、その先端の一部に切り欠き状の開口部１８を有し、プラグ７の軸線方向の移動に伴ってホルダ１７がその開口部１８を開閉することができるスプール弁の構造になっている。
【００４５】
弁座形成部材１１が配置されている側と反対側のプラグ７においても同様に、軸線方向外側に延びる筒状のガイド１９がプラグ７と一体に形成されており、キャピラリチューブ８ａに固定されたストレーナ４ａ用のホルダ２０がガイド１９によって軸線方向に移動自在に配置され、そのホルダ２０の軸線方向の移動によりガイド１６の先端に設けられた開口部２１を開閉するようにしている。
【００４６】
このような可逆膨張装置において、空気調和機が暖房運転を行っているとき、冷媒は、図７の（Ａ）に示したように、図の右方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって仕切部５に当接される。これにより、仕切部５に形成された弁孔１０が閉塞、弁座形成部材１１に形成された弁孔１２が開放、ガイド１６に形成された開口部１８が閉塞、ガイド１９に形成された開口部２１が開放する。したがって、冷媒は、ストレーナ３ａ、弁孔１２、プラグ７の外周の冷媒通路、連通孔１５、内径の小さなキャピラリチューブ８ａ、ストレーナ４ａを通って流れるため、この可逆膨張装置は、内径の小さなキャピラリチューブ８ａを有する小流量の膨張装置として機能する。このとき、上流側のストレーナ３ａは、冷媒中の異物をブロックする機能を有し、下流側のストレーナ４ａは、キャピラリチューブ８ａを出た冷媒を気液分離する機能を有している。つまり、キャピラリチューブ８ａから出てくる冷媒は、冷媒が気液混合の状態になっている。そのうち、液体はそのままストレーナ４ａを通過して下流側へ流れるが、気泡はストレーナ４ａにブロックされるので、開口部２１を通過して下流側へ流れるようになる。ストレーナ４ａが気泡と液体を分離して流すことで、気泡が弾けることによって発生する異音を低減させることができる。
【００４７】
空気調和機が冷房運転を行っているときには、冷媒は、図７の（Ｂ）に示したように、図の左方向から流れてくる。プラグ７は、流入してくる冷媒の圧力によって弁座形成部材１１に当接される。これにより、仕切部５に形成された弁孔１０が開放、弁座形成部材１１に形成された弁孔１２が閉塞、ガイド１６に形成された開口部１８が開放、ガイド１９に形成された開口部２１が閉塞する。したがって、冷媒は、ストレーナ４ａ、弁孔１０、プラグ７の外周の冷媒通路、連通孔１５、内径の大きなキャピラリチューブ６ａ、ストレーナ３ａを通って流れるため、この可逆膨張装置は、内径の大きなキャピラリチューブ６ａを有する大流量の膨張装置として機能する。このときは、上流側のストレーナ４ａが冷媒中の異物を除去するフィルタとして機能し、下流側のストレーナ３ａが気液分離装置として機能することになる。
【００４８】
なお、この可逆膨張装置は、図４に示した等価回路と同じ構成によって表すことができる。
図８は第６の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。なお、図８において、図７に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
この可逆膨張装置は、図７に示した第５の実施の形態に係る可逆膨張装置がストレーナ３ａ，４ａとキャピラリチューブ６ａ，８ａとを一体にし、冷媒の流れに押されて同時に動くのに対し、ストレーナ３ａ，４ａとキャピラリチューブ６ａ，８ａとが独立していて、冷媒の流れに押されてそれぞれ動くようにしている。
【００５０】
すなわち、ストレーナ３ａのホルダ１７が軸線方向に移動自在にガイド１６に内挿され、ホルダ１７に一体に形成された係止部２２が開口部１８内に位置してホルダ１７がガイド１６から抜け出るのを防止する構造にしている。ストレーナ４ａのホルダ２０も同様に、軸線方向に移動自在にガイド１９に内挿され、ホルダ２０に一体に形成された係止部２３および開口部２１がガイド１９から抜け出る方向の動きを規制している。
【００５１】
したがって、ストレーナ３ａ，４ａがキャピラリチューブ６ａ，８ａとは独立して動く以外は、図７に示した第５の実施の形態に係る可逆膨張装置の動作とまったく同じである。
【００５２】
図９は第７の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。なお、図９において、図７に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
この可逆膨張装置は、冷媒中の異物を除去する機能と気液を分離する機能とを独立して配置している。すなわち、ストレーナ３ａを保持するホルダ１７は、弁座形成部材１１に固定され、ストレーナ４ａを保持するホルダ２０は、プラグ７に固定されている。ストレーナ３ａ，４ａの軸線方向外側には、通路を遮るようにストレーナ３，４がかしめ加工によってボディ１に固定されている。これにより、ストレーナ３，４は、もっぱら冷媒中の異物を除去し、ストレーナ３ａ，４ａは、もっぱら気液を分離するようにしている。
【００５４】
したがって、ストレーナ３，４，３ａ，４ａが固定されていて動かない以外は、図７に示した第５の実施の形態に係る可逆膨張装置の動作とまったく同じである。
【００５５】
以上の実施の形態では、プラグ７の外周に冷媒通路を設けるために、プラグ７を断面多角形にしたり、Ｄカット部を設けたが、外周に軸線方向に延びる溝部を設けて冷媒通路を構成するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、冷媒の流れ方向により弁体が移動して冷媒が絞られる通路を切り換えることで絞り特性を変えるようにし、暖房運転と冷房運転とで冷媒の流れ方向が逆転したときに、可逆膨張装置をそれぞれの運転に適した絞り特性にできる構成にした。これにより、長いキャピラリチューブを折り返して絞り通路とし、その絞り通路の一部をバイパスするように逆止弁を設けて構成していた従来の膨張装置と比較して、非常にコンパクトな膨張装置を構成することができる。
【００５７】
また、逆止弁を同一筐体内に配置し、配管をボディとして使用したことにより、省スペース化が可能になり、製造コストを低減することができる。しかも、等価回路上で２個の逆止弁が必要な場合でも、これらの逆止弁は一体化されているので、設置スペースが増えることはない。
【００５８】
さらに、それぞれの絞り部に気液分離用のストレーナを設けたことにより、冷媒の流れに対して上流側に位置するストレーナを異物除去用として機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｃ）は可動部のプラグを示す端面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る可逆膨張装置の等価回路図である。
【図３】第２の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る可逆膨張装置の等価回路図である。
【図５】第３の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｃ）は可動部のプラグを示す端面図である。
【図６】第４の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。
【図８】第６の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。
【図９】第７の実施の形態に係る可逆膨張装置の構造を示す図であって、（Ａ）は暖房運転時の動作状態を示す断面図、（Ｂ）は冷房運転時の動作状態を示す断面図である。
【図１０】従来の膨張装置を等価回路で示した説明図である。
【符号の説明】
１ボディ
２スリーブ
３，４，３ａ，４ａストレーナ
５仕切部
６径の大きなオリフィス
６ａキャピラリチューブ
７プラグ
８径の小さなオリフィス
８ａキャピラリチューブ
９，９ａ，９ｂ逆止弁
１０弁孔
１１弁座形成部材
１２弁孔
１３ボール
１４オリフィス形成部材
１５連通孔
１６ガイド
１７ホルダ
１８開口部
１９ガイド
２０ホルダ
２１開口部
２２，２３係止部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a reversible expansion device, and more particularly, to a reversible expansion device in which a refrigerant flowing in opposite directions during a cooling operation and a heating operation in a refrigeration cycle of a heat pump air conditioner is throttled to reduce the pressure.
[0002]
[Prior art]
In a heat pump air conditioner, a refrigeration cycle is configured by connecting a compressor, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger with refrigerant piping. When performing the cooling operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor is sent to the outdoor heat exchanger through the four-way valve to be condensed, and the condensed refrigerant is expanded and expanded by the expansion device, and the low-temperature is expanded by expansion.・ The indoor air is cooled by exchanging heat with the indoor air in the indoor heat exchanger. The refrigerant evaporated by heat exchange in the indoor heat exchanger is returned to the compressor. On the other hand, when performing the heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor is sent to the indoor heat exchanger via the four-way valve, where the heat is exchanged with the indoor air to warm the indoor air. The refrigerant condensed by exchanging heat in the indoor heat exchanger is throttled and expanded in the expansion device to a low temperature and low pressure, evaporated in the outdoor heat exchanger, and returned to the compressor.
[0003]
As the expansion device in this refrigeration cycle, a device using a capillary tube is known, and it is also known to change the length of the capillary tube between the cooling operation and the heating operation to change the throttle characteristic (for example, And Patent Document 1.).
[0004]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional expansion device by an equivalent circuit.
The conventional expansion device includes a heating capillary tube 101 and a cooling / heating capillary tube 102 connected in series, and a check valve 103 arranged in parallel with the heating capillary tube 101. The heating capillary tube 101 is formed by folding a long capillary tube several times, and its open end is connected to an outdoor heat exchanger (not shown). The cooling / heating capillary tube 102 is also formed by folding a long capillary tube several times, and its open end is connected to an indoor heat exchanger (not shown). The check valve 103 is opened by the refrigerant sent from the outdoor heat exchanger, and the refrigerant is sent to the cooling / heating capillary tube 102 by bypassing the heating capillary tube 101, and the refrigerant is sent from the cooling / heating capillary tube 102. If it has been, it is closed by the refrigerant and arranged in such a direction that it is sent to the heating capillary tube 101.
[0005]
In such an expansion device, during the cooling operation, the refrigerant sent from the outdoor heat exchanger passes only through the cooling / heating capillary tube 102 as indicated by the solid line arrows in the cooling operation. And supplied to the indoor heat exchanger. During the heating operation, the flow of the refrigerant is reversed by the four-way valve as shown by the dashed arrow, so that the refrigerant sent from the indoor heat exchanger passes through the cooling / heating capillary tube 102 and the heating capillary tube 101. It will flow in series to the outdoor heat exchanger. Therefore, during the cooling operation, the length of the capillary tube through which the refrigerant flows is shortened to reduce the throttle amount, and during the heating operation, the length of the capillary tube through which the refrigerant flows is increased to increase the throttle amount. .
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-139848 (paragraph number [0153], FIG. 26)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional expansion device is formed by folding two long capillary tubes many times, a large installation space is required, a check valve is provided in parallel with the heating capillary tube, and two capillary tubes are provided. Since the tube and the check valve are connected to each other by brazing, there is a problem that the cost is increased.
[0008]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a small-sized, low-cost reversible expansion device having a throttle characteristic that differs depending on the flow direction of a refrigerant.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a reversible expansion device in which a refrigerant flowing in both directions is throttled and expanded. A reversible expansion device, wherein a valve body which changes a flow characteristic by switching a passage through which the refrigerant flows in accordance with a flow direction of the refrigerant to the first orifice or the second orifice is provided. Is provided.
[0010]
According to such a reversible expansion device, the valve body can be moved by being pushed by the introduced refrigerant, and thus takes the first or second position by the refrigerant whose flow direction changes in the heating operation and the cooling operation. When in the first position, the refrigerant is throttled at one of the first and second orifices, and when at the second position, the refrigerant is switched to throttle the refrigerant at the other. The reversible expansion device can be reduced in size by reducing the cost by reducing the size of the reversible expansion device by making the throttle portion an orifice and switching the first and second orifices according to the flow direction of the refrigerant introduced into the valve body of the check valve. can do. Further, by arranging the refrigerant in the refrigerant pipe, the installation space can be made unnecessary.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a first embodiment, in which FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 1B illustrates an operation state during a cooling operation. FIG. 2C is an end view showing a plug of the movable portion, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the reversible expansion device according to the first embodiment.
[0012]
This reversible inflation device is housed in the body 1. The body 1 can be a copper pipe for piping between the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger. A sleeve 2 is arranged in the body 1, and is hermetically fixed to the body 1 by caulking the body 1 from the outside at a position corresponding to a groove formed in the outer periphery of the sleeve 2. .
[0013]
The sleeve 2 has openings at both ends in the axial direction, and strainers 3 and 4 are respectively provided at the opening ends. The inside of the sleeve 2 is partitioned by a partition 5 formed integrally, and an orifice 6 having a large diameter is provided at the center of the partition 5. A plug 7 that can move in the axial direction by the flow of the refrigerant is arranged in the sleeve 2 on the right side of the partition 5 in the drawing.
[0014]
The plug 7 has an open large-diameter passage formed on the side where the strainer 3 is arranged at the axial position, and a small-diameter orifice 8 formed on the closed partition 5 side. I have. The orifice 8 is on the same axis as the large diameter orifice 6 provided in the partition 5. The plug 7 has a polygonal shape, in the illustrated example, a hexagonal outer shape, as shown in an end view seen from the strainer 3 in FIG. 1C. As a result, six refrigerant passages are formed between the plug 7 and the inner wall surface of the sleeve 2 in which the plug 7 is accommodated. These refrigerant passages have, of course, a sufficiently large flow path cross-sectional area than the large-diameter orifice 6.
[0015]
In such a reversible expansion device, for example, when the air conditioner is performing a heating operation, the refrigerant flows from the right side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is brought into contact with the partition 5 by the pressure of the flowing refrigerant. As a result, the passage from the six refrigerant passages on the outer periphery of the plug 7 to the orifice 6 is closed, and the orifices 6 and 8 become the main passages through which the refrigerant flows. Therefore, this reversible expansion device functions as a small flow rate expansion device having the small diameter orifice 8.
[0016]
On the other hand, when the air conditioner is performing the cooling operation, the refrigerant flows from the left side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is separated from the partition part 5 by the pressure of the flowing refrigerant and is brought into contact with the strainer 3. As a result, the orifice 6 and the six refrigerant passages on the outer periphery of the plug 7 and the orifice 8 become main passages. Therefore, this reversible expansion device functions as a large-flow expansion device having the orifice 6 having a large diameter.
[0017]
The configuration of this reversible expansion device can be represented by the equivalent circuit shown in FIG. That is, in this reversible expansion device, the small-diameter orifice 8 and the check valve 9 are connected in parallel, and the large-diameter orifice 6 is connected in series to the parallel-connected circuit. When the refrigerant is supplied from the right side of the figure, it is closed, and when it is supplied from the left side of the figure, it has a configuration in which it is opened.
[0018]
Therefore, when the refrigerant flows in the direction indicated by the dashed arrow during the heating operation, the check valve 9 is closed, and the refrigerant sequentially passes through the small-diameter orifice 8 and the large-diameter orifice 6. The flow is reduced mainly by the small diameter orifice 8 and reduced in pressure.
[0019]
During the cooling operation, the refrigerant flows in the direction indicated by the solid arrow, and the check valve 9 opens to bypass the small-diameter orifice 8, so that the refrigerant flows through the large-diameter orifice 6 and the check valve 9. It flows sequentially and is squeezed mainly by an orifice 6 having a large diameter to be decompressed.
[0020]
In this way, the reversible expansion device can have different throttle characteristics depending on the flow direction of the refrigerant. In the heating operation, the number of the throttles is increased to flow the refrigerant at a smaller flow rate. And the flow rate of the refrigerant flowing can be increased.
[0021]
3A and 3B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a second embodiment, in which FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an operation state during a cooling operation. FIG. 4 is a sectional view, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a reversible expansion device according to a second embodiment. 3 and 4, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0022]
In this reversible inflation device, the sleeve 2 fixed in the body 1 has a partition 5 formed integrally, and the partition 5 is provided with a valve hole 10 in the center. An orifice 6 having a large diameter is provided at a position deviated. A taper is provided on the inner end face of the valve hole 10 to form a tapered valve seat. A valve seat forming member 11 is press-fitted into the opening end of the sleeve 2 on the side opposite to the partition portion 5, and a valve hole 12 is formed at the center of the valve seat forming member 11, and a diameter is set at a position off the valve hole 12. Small orifices 8 are provided. The inner end face of the valve hole 12 is also tapered to form a tapered valve seat. A ball 13 is arranged in a space between the partition portion 5 and the valve seat forming member 11 so that the ball 13 can move in the axial direction by the flow of the refrigerant. The ball 13 has a diameter such that a refrigerant passage is formed between the ball 13 and the inner wall surface of the sleeve 2, and constitutes a common valve body that opens and closes the valve holes 10 and 12 depending on the flow direction of the refrigerant. I have.
[0023]
In such a reversible expansion device, when the air conditioner performs the heating operation, the refrigerant flows from the right side of the drawing as shown in FIG. The ball 13 is seated on the tapered valve seat of the valve seat forming member 11 by the pressure of the flowing refrigerant, and closes the valve hole 12. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 10, the refrigerant passage on the outer periphery of the ball 13, and the small-diameter orifice 8, so that the reversible expansion device functions as a small-flow expansion device having the small-diameter orifice 8.
[0024]
When the air conditioner is performing the cooling operation, the refrigerant flows from the left side of the drawing as shown in FIG. The ball 13 is seated on the tapered valve seat of the partition 5 by the pressure of the flowing refrigerant, and closes the valve hole 10. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 12, the refrigerant passage on the outer periphery of the ball 13, and the large-diameter orifice 6, so that the reversible expansion device functions as a large-flow expansion device having the large-diameter orifice 6.
[0025]
If the configuration of this reversible expansion device is represented by an equivalent circuit, it is as shown in FIG. That is, the reversible expansion device connects the small-diameter orifice 8 and the check valve 9a in parallel, connects the large-diameter orifice 6 and the check valve 9b in parallel, and connects these parallel-connected circuits in series. Connected and configured. The check valve 9a is arranged to open when the refrigerant is supplied from the left side of the figure, and the check valve 9b is arranged to open when the refrigerant is supplied from the right side of the figure.
[0026]
Therefore, when the refrigerant flows in the direction indicated by the dashed arrow during the heating operation, the check valve 9b opens and the check valve 9a closes, so that the refrigerant flows through the check valve 9b and the small-diameter orifice. 8, the pressure is reduced by the orifice 8 having a small diameter.
[0027]
During the cooling operation, the refrigerant flows in the direction indicated by the solid arrow, and the check valve 9a opens and the check valve 9b closes. For this reason, the refrigerant flows through the check valve 9a and the large-diameter orifice 6, is throttled by the large-diameter orifice 6, and is decompressed.
[0028]
Drawing 5 is a figure showing the structure of the reversible expansion device concerning a 3rd embodiment, (A) is a sectional view showing the operation state at the time of heating operation, and (B) shows the operation state at the time of cooling operation. Sectional drawing, (C) is an end view which shows the plug of a movable part. In FIG. 5, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0029]
In this reversible inflation device, the sleeve 2 fixed in the body 1 has a partition 5 formed integrally, and the partition 5 has a valve hole 10 in the center. A valve seat forming member 11 is press-fitted into an opening end of the sleeve 2 opposite to the partition 5, and a valve hole 12 is provided in the center of the valve seat forming member 11. A plug 7 is disposed in a space between the partition 5 and the valve seat forming member 11 so that the plug 7 can move in the axial direction by the flow of the refrigerant.
[0030]
The plug 7 has a shape similar to that of the sleeve 2, has a closing portion on the side facing the partition portion 5, and has a small-diameter orifice 8 provided at the center of the closing portion. An orifice forming member 14 having a large-diameter orifice 6 in the center is press-fitted into the opening end on the side facing 11. Further, as shown in the end view of FIG. 5C, the plug 7 has an outer shape in which a part of the outer periphery is D-cut. Thereby, a refrigerant passage is formed between the plug 7 and the inner wall surface of the sleeve 2 in which the plug 7 is accommodated. A communication hole 15 is formed in the plug 7 so that the refrigerant passage communicates with the space between the orifices 8 and 6. Thus, the plug 7 constitutes a common valve body that switches the valve holes 10, 12 to the orifices 8, 6 depending on the flow direction of the refrigerant.
[0031]
In such a reversible expansion device, when the air conditioner is performing the heating operation, the refrigerant flows from the right side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is brought into contact with the partition part 5 by the pressure of the flowing refrigerant, and closes the valve hole 10. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 12, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, the communication hole 15, the small-diameter orifice 8, and the valve hole 10. Functions as a flow expansion device.
[0032]
When the air conditioner is performing the cooling operation, the refrigerant flows from the left side of the drawing as shown in FIG. 5B. The plug 7 is brought into contact with the valve seat forming member 11 by the pressure of the flowing refrigerant, and closes the valve hole 12. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 10, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, the communication hole 15, the large-diameter orifice 6, and the valve hole 12. Therefore, this reversible expansion device has a large-diameter orifice 6 having a large-diameter orifice 6. Functions as a flow expansion device.
[0033]
This reversible expansion device can be represented by the same configuration as the equivalent circuit shown in FIG.
Drawing 6 is a figure showing the structure of the reversible expansion device concerning a 4th embodiment, (A) is a sectional view showing the operation state at the time of heating operation, and (B) shows the operation state at the time of cooling operation. It is sectional drawing. In FIG. 6, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0034]
In this reversible inflation device, the sleeve 2 fixed in the body 1 has a partition 5 formed integrally. The partition 5 is formed to be long in the axial direction, and has a valve hole 10 at the center. A valve seat forming member 11 is press-fitted into an opening end of the sleeve 2 opposite to the partition 5. The valve seat forming member 11 is formed to be shorter in the axial direction than the partition part 5, and has a valve hole 12 at the center thereof. In the space between the partition part 5 and the valve seat forming member 11, a plug 7 that can move in the axial direction by the flow of the refrigerant is arranged.
[0035]
The plug 7 has shafts having different lengths at both ends in the axial direction, and the center portion is concentric with the axis of the sleeve 2 when the plug 7 is moved in the axial direction while sliding on the inner wall surface of the sleeve 2. And a function of providing a groove or a D-cut portion extending in the axial direction on the outer periphery to secure a refrigerant passage.
[0036]
By moving the plug 7 in the axial direction, the shafts at both ends are disposed in the valve holes 10 and 12 in a penetrating state or in a detached state. As a result, when the shaft is located in the valve holes 10 and 12, a throttle passage having a cylindrical space is formed between the shaft and the inner wall surfaces of the valve holes 10 and 12, and the shaft is connected to the valve holes 10 and 12. When the valve hole is at a position separated from the valve hole 12, the valve holes 10, 12 serve as main passages for the refrigerant. The valve hole 10 and the shaft of the corresponding plug 7 are long in the axial direction, and the valve hole 12 and the corresponding shaft of the plug 7 are short in the axial direction. The throttle characteristic in the passage can be switched.
[0037]
In such a reversible expansion device, when the air conditioner is performing the heating operation, the refrigerant flows from the right side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is pushed by the pressure of the flowing refrigerant, and the shaft is arranged to pass through the valve hole 10 of the partition 5. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 12, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, and the throttle passage long in the axial direction between the shaft and the inner wall surface of the valve hole 10. The throttle passage functions as a small flow rate expansion device having a long capillary.
[0038]
When the air conditioner is performing the cooling operation, the refrigerant flows from the left side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is pushed by the pressure of the inflowing refrigerant, and the shaft is disposed through the valve hole 12 of the valve seat forming member 11. As a result, the refrigerant flows through the valve hole 10, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, and the axially short throttle passage between the shaft and the inner wall surface of the valve hole 12. The throttle passage functions as a small flow rate expansion device having a short capillary.
[0039]
Further, in this reversible expansion device, an annular throttle is formed by the clearance between the valve holes 10 and 12 and the shaft, and the refrigerant is sprayed in an annular state from the throttle, so that the flow noise can be reduced and the refrigerant can be reduced. When the flow direction is reversed, the plug 7 moves and the throttle portion is reconfigured, so that even if the annular throttle is partially clogged by foreign matter mixed in the refrigerant, it can be restored at the time of operation switching.
[0040]
This reversible expansion device can be represented by the same configuration as the equivalent circuit shown in FIG. In this embodiment, the strainer is not provided on the sleeve 2. However, the strainers may be provided on both ends of the sleeve 2 as in the reversible inflation devices according to the first to fourth embodiments.
[0041]
7A and 7B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a fifth embodiment, in which FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating an operation state during a cooling operation. It is sectional drawing. In FIG. 7, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
[0042]
In this reversible inflation device, the sleeve 2 fixed in the body 1 has a partition 5 formed integrally, and the partition 5 has a valve hole 10 in the center. A valve seat forming member 11 is press-fitted into an opening end of the sleeve 2 opposite to the partition 5, and a valve hole 12 is provided in the center of the valve seat forming member 11. A plug 7 is disposed in a space between the partition 5 and the valve seat forming member 11 so that the plug 7 can move in the axial direction by the flow of the refrigerant.
[0043]
The plug 7 has a refrigerant passage penetrating in the axial direction, and capillary tubes 6a, 8a extending in the axial direction are fitted into both ends of the refrigerant passage, respectively. One of the capillary tubes 6a is a tube having a large inner diameter, and the other capillary tube 8a is a tube having a small inner diameter. The plug 7 is provided with a communication hole 15 so that the center refrigerant passage in which the plug 7 is movably accommodated in the flow direction of the refrigerant communicates across the space between the capillary tube 6a and the capillary tube 8a. . Also in this plug 7, a part of the outer periphery has a D-cut outer shape, and a refrigerant passage is formed between the plug 7 and the inner wall surface of the sleeve 2 in which the plug 7 is housed. .
[0044]
The valve seat forming member 11 is integrally formed with a cylindrical guide 16 extending outward in the axial direction, and a holder 17 guided in the axial direction by the guide 16 is fixed to the capillary tube 6a. The holder 17 holds a strainer 3a arranged so as to cover the open end of the cylindrical guide 16. The guide 16 has a notch-shaped opening 18 at a part of its distal end, and has a spool valve structure in which the holder 17 can open and close the opening 18 as the plug 7 moves in the axial direction. ing.
[0045]
Similarly, in the plug 7 on the side opposite to the side where the valve seat forming member 11 is disposed, a cylindrical guide 19 extending outward in the axial direction is formed integrally with the plug 7 and fixed to the capillary tube 8a. A holder 20 for the strainer 4a is arranged so as to be movable in the axial direction by a guide 19, and the opening 21 provided at the tip of the guide 16 is opened and closed by the axial movement of the holder 20.
[0046]
In such a reversible expansion device, when the air conditioner is performing the heating operation, the refrigerant flows from the right side of the drawing as shown in FIG. The plug 7 is brought into contact with the partition portion 5 by the pressure of the flowing refrigerant. As a result, the valve hole 10 formed in the partition 5 is closed, the valve hole 12 formed in the valve seat forming member 11 is opened, the opening 18 formed in the guide 16 is closed, and the opening formed in the guide 19 is closed. The part 21 opens. Therefore, the refrigerant flows through the strainer 3a, the valve hole 12, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, the communication hole 15, the small-diameter capillary tube 8a, and the strainer 4a. It functions as a small flow expansion device having 8a. At this time, the upstream strainer 3a has a function of blocking foreign matter in the refrigerant, and the downstream strainer 4a has a function of gas-liquid separation of the refrigerant that has exited the capillary tube 8a. That is, the refrigerant coming out of the capillary tube 8a is in a gas-liquid mixed state. In the meantime, the liquid passes through the strainer 4a as it is and flows downstream, but the air bubbles are blocked by the strainer 4a and flow through the opening 21 to the downstream side. By causing the strainer 4a to separate the bubbles and the liquid and flow, it is possible to reduce abnormal noise generated by the bubbles being popped.
[0047]
When the air conditioner is performing the cooling operation, the refrigerant flows from the left side of the drawing as shown in FIG. 7B. The plug 7 is brought into contact with the valve seat forming member 11 by the pressure of the flowing refrigerant. Thereby, the valve hole 10 formed in the partition part 5 is opened, the valve hole 12 formed in the valve seat forming member 11 is closed, the opening 18 formed in the guide 16 is opened, and the opening formed in the guide 19 is opened. The part 21 is closed. Therefore, the refrigerant flows through the strainer 4a, the valve hole 10, the refrigerant passage on the outer periphery of the plug 7, the communication hole 15, the large-diameter capillary tube 6a, and the strainer 3a. It functions as a large flow expansion device having 6a. In this case, the upstream strainer 4a functions as a filter for removing foreign matter in the refrigerant, and the downstream strainer 3a functions as a gas-liquid separator.
[0048]
This reversible expansion device can be represented by the same configuration as the equivalent circuit shown in FIG.
8A and 8B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a sixth embodiment, in which FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 8B is a view illustrating an operation state during a cooling operation. It is sectional drawing. In FIG. 8, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
[0049]
This reversible expansion device is different from the reversible expansion device according to the fifth embodiment shown in FIG. 7 in that the strainers 3a, 4a and the capillary tubes 6a, 8a are integrated and are moved simultaneously by being pushed by the flow of the refrigerant. The strainers 3a, 4a and the capillary tubes 6a, 8a are independent of each other, and are moved by the flow of the refrigerant.
[0050]
That is, the holder 17 of the strainer 3a is inserted into the guide 16 movably in the axial direction, and the locking portion 22 formed integrally with the holder 17 is located in the opening 18 so that the holder 17 comes out of the guide 16. The structure is to prevent Similarly, the holder 20 of the strainer 4a is also inserted into the guide 19 so as to be movable in the axial direction, and regulates the movement of the locking portion 23 and the opening 21 formed integrally with the holder 20 in the direction of coming out of the guide 19. I have.
[0051]
Therefore, the operation is exactly the same as that of the reversible expansion device according to the fifth embodiment shown in FIG. 7, except that the strainers 3a and 4a move independently of the capillary tubes 6a and 8a.
[0052]
9A and 9B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a seventh embodiment, in which FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 9B is a view illustrating an operation state during a cooling operation. It is sectional drawing. In FIG. 9, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0053]
In this reversible expansion device, a function of removing foreign matter in a refrigerant and a function of separating gas and liquid are independently arranged. That is, the holder 17 holding the strainer 3a is fixed to the valve seat forming member 11, and the holder 20 holding the strainer 4a is fixed to the plug 7. The strainers 3 and 4 are fixed to the body 1 by caulking outside the strainers 3a and 4a in the axial direction so as to block the passage. As a result, the strainers 3 and 4 exclusively remove foreign matter in the refrigerant, and the strainers 3a and 4a exclusively separate gas and liquid.
[0054]
Therefore, the operation is exactly the same as that of the reversible expansion device according to the fifth embodiment shown in FIG. 7, except that the strainers 3, 4, 3a, 4a are fixed and do not move.
[0055]
In the above embodiment, the plug 7 has a polygonal cross section or a D-cut portion in order to provide a coolant passage on the outer periphery of the plug 7, but a coolant passage is formed by providing a groove extending in the axial direction on the outer periphery. You may make it.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the valve element moves according to the flow direction of the refrigerant to switch the passage through which the refrigerant is throttled, thereby changing the throttle characteristic, and the flow direction of the refrigerant is reversed between the heating operation and the cooling operation. At this time, the reversible expansion device is configured so as to be able to have a throttle characteristic suitable for each operation. This makes it possible to provide a very compact expansion device as compared with a conventional expansion device in which a long capillary tube is turned back to form a throttle passage and a check valve is provided so as to bypass a part of the throttle passage. Can be configured.
[0057]
Further, by arranging the check valve in the same housing and using the piping as the body, space can be saved and manufacturing cost can be reduced. In addition, even when two check valves are required on the equivalent circuit, since these check valves are integrated, the installation space does not increase.
[0058]
Further, by providing a strainer for gas-liquid separation in each of the throttle portions, the strainer located on the upstream side with respect to the flow of the refrigerant can function as a foreign matter removing device.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing a structure of a reversible expansion device according to a first embodiment, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing an operation state during a heating operation, and FIG. FIG. 2C is an end view showing a plug of the movable part.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the reversible expansion device according to the first embodiment.
3A and 3B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a second embodiment, in which FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an operation state during a cooling operation. FIG.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a reversible expansion device according to a second embodiment.
5A and 5B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a third embodiment, in which FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. FIG. 2C is an end view showing a plug of the movable part.
6A and 6B are diagrams showing a structure of a reversible expansion device according to a fourth embodiment, in which FIG. 6A is a cross-sectional view showing an operation state during a heating operation, and FIG. 6B is a view showing an operation state during a cooling operation. FIG.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a fifth embodiment, in which FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating an operation state during a cooling operation. FIG.
8A and 8B are diagrams showing a structure of a reversible expansion device according to a sixth embodiment, in which FIG. 8A is a cross-sectional view showing an operation state during a heating operation, and FIG. 8B is a view showing an operation state during a cooling operation. FIG.
9A and 9B are diagrams illustrating a structure of a reversible expansion device according to a seventh embodiment, in which FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating an operation state during a heating operation, and FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating an operation state during a cooling operation. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a conventional expansion device by an equivalent circuit.
[Explanation of symbols]
1 body
2 sleeve
3,4,3a, 4a strainer
5 Partition
6 Large diameter orifice
6a Capillary tube
7 Plug
8 small orifice
8a Capillary tube
9, 9a, 9b Check valve
10 Valve hole
11 Valve seat forming member
12 Valve hole
13 ball
14 Orifice forming member
15 Communication hole
16 Guide
17 Holder
18 opening
19 Guide
20 holder
21 Opening
22,23 Locking part

Claims

In a reversible expansion device that restricts and expands refrigerant flowing in both directions,
First and second orifices having different flow passage cross-sectional areas;
A valve body that is arranged movably in the flow direction of the refrigerant, and that changes a flow characteristic by switching a passage through which the refrigerant flows according to the flow direction of the refrigerant to the first orifice or the second orifice;
A reversible inflation device characterized by comprising:

A sleeve which is integrally formed so as to close an internal passage, has a partition portion in the center of which the first orifice is formed so as to penetrate in the axial direction, and is fixedly disposed in a pipe through which a refrigerant flows;
The second orifice is formed in the passage inside the sleeve so as to be movable in the axial direction, and the second orifice is formed so as to extend in the same axial direction as the first orifice, and the second orifice is formed between the sleeve and the inner wall surface of the sleeve. The valve has an outer shape that forms at least one refrigerant passage having a flow passage cross-sectional area sufficiently larger than the first and second orifices, and closes the at least one refrigerant passage when in contact with the partition. Plugs that make up the body,
The reversible inflation device according to claim 1, further comprising:

A first valve hole is formed in the center so as to close the internal passage, and a first valve hole is formed in the center in the axial direction, and the first orifice penetrates in a position off the first valve hole in the axial direction. A sleeve having a formed partition, fixedly arranged in a pipe through which a refrigerant flows,
The second orifice is fixed at a position so as to close one open end of the sleeve, and a second valve hole is formed in the center in the axial direction, and the second orifice is located at a position deviated from the second valve hole. A valve seat forming member formed through in the direction;
The first valve hole and the second valve hole are movable in the flow direction so as to exclusively open and close the first valve hole and the second valve hole by a flow of a refrigerant in a passage inside the sleeve between the partition portion and the valve seat forming member. The first and second orifices are arranged at a distance from the inner wall surface of the sleeve when the first valve hole or the second valve hole is closed. A ball having a road cross-sectional area,
The reversible inflation device according to claim 1, further comprising:

The reversible inflation device according to claim 3, wherein a portion where the ball is seated and the first valve hole and the second valve hole are closed is tapered.

A sleeve which is integrally formed so as to close the internal passage, has a partition portion in the center of which a first valve hole is formed to penetrate in the axial direction, and is fixedly disposed in a pipe through which a refrigerant flows;
A valve seat forming member fixed so as to close one opening end of the sleeve and having a second valve hole formed in the center thereof in the axial direction;
The valve, which is arranged in the passage inside the sleeve between the partition portion and the valve seat forming member so as to be movable in the flow direction of the refrigerant and opens and closes the first valve hole and the second valve hole. A body having at least one refrigerant passage having a flow passage cross-sectional area sufficiently larger than the first and second orifices between the inner wall of the sleeve and the inner wall surface of the sleeve; A plug communicating with the first and second orifices and having a communication hole for introducing refrigerant from the at least one refrigerant passage into a space between the first orifice and the second orifice;
The reversible inflation device according to claim 1, further comprising:

A sleeve which is integrally formed so as to close the internal passage, has a partition portion in the center of which a first valve hole is formed to penetrate in the axial direction, and is fixedly disposed in a pipe through which a refrigerant flows;
A valve fixed so as to close one open end of the sleeve and having a second valve hole formed in the center thereof having an axial length different from that of the first valve hole in the center thereof. A seat forming member;
The valve body is disposed so as to be movable in the flow direction of the refrigerant in a passage inside the sleeve between the partition portion and the valve seat forming member, and constitutes the valve body. A flow path having a shaft that forms narrowed portions having different lengths with a clearance from the second valve hole, wherein a portion between the shafts and an inner wall surface of the sleeve is sufficiently larger than the narrowed portion; A plug having an outer shape forming at least one refrigerant passage having a cross-sectional area;
The reversible inflation device according to claim 1, further comprising:

A sleeve which is integrally formed so as to close the internal passage, has a partition portion in the center of which a first valve hole is formed to penetrate in the axial direction, and is fixedly disposed in a pipe through which a refrigerant flows;
A valve seat forming member fixed so as to close one opening end of the sleeve and having a second valve hole formed in the center thereof in the axial direction;
The valve, which is arranged in the passage inside the sleeve between the partition portion and the valve seat forming member so as to be movable in the flow direction of the refrigerant and opens and closes the first valve hole and the second valve hole. A plug comprising a body and having an outer shape defining at least one refrigerant passage having a flow passage cross-sectional area sufficiently larger than the first and second orifices between the inner wall surface of the sleeve and the inner wall surface;
One end is fixed so as to be communicated with each other internally on both sides in the axial direction of the plug and also communicated with the at least one refrigerant passage, and the other end passes through the first valve hole and the second valve hole. First and second capillary tubes extending to define the first and second orifices;
The reversible inflation device according to claim 1, further comprising:

The reversible inflation device according to claim 7, further comprising a strainer disposed to cover an open end of each of the first and second capillary tubes.

The reversible expansion device according to claim 8, wherein the strainer has an opening that opens and closes in conjunction with the plug.

The reversible inflation device according to claim 9, wherein the strainer is fixed to the first and second capillary tubes.

The reversible expansion device according to claim 9, wherein the strainer is movably disposed in a flow direction of the refrigerant, and opens and closes the opening by the flow of the refrigerant.

A first strainer arranged to cover the open ends of the first and second capillary tubes, respectively, and having an opening on the plug side of the open end; and a first strainer of the first strainer. The reversible expansion device according to claim 7, further comprising: second strainers arranged to block the inside of the pipe at an axially outer side.

8. The plug according to claim 2, wherein the plug has a polygonal outer peripheral cross section to form the refrigerant passage between the plug and an inner wall surface of the sleeve. The reversible expansion device according to claim 1.

8. The plug according to claim 2, wherein the plug is provided with at least one D-cut portion on an outer periphery to form the refrigerant passage between the plug and an inner wall surface of the sleeve. A reversible inflation device according to any one of the preceding claims.

7. The plug according to claim 2, wherein the plug is provided with at least one groove extending in an axial direction on an outer periphery thereof to form the refrigerant passage between the plug and an inner wall surface of the sleeve. The reversible inflation device according to any one of claims 7 to 13.