JP2007010267A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒の流量を調整するための膨張弁（42）を備えた空気調和装置（10）において、冷媒の流れの向きが変化した場合でも膨張弁（42）によって冷媒の流量を精度良く制御することのできる構成を得る。
【解決手段】 冷媒の流れる方向に応じて膨張弁（42）の制御開度（B,C)を変更する。例えば、第１の流れ方向の場合（図３及び４中の破線）には制御開度（C）に、第２の流れ方向の場合（図３及び４中の実線）には制御開度（B）に設定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、膨張弁の開度の制御を行うものに係る。

従来より、空気調和装置に用いられる膨張弁として、例えば特許文献１に開示されるように、センサ等の出力信号に応じて弁の開度を調節する、いわゆる電子膨張弁が知られている。このような電子膨張弁の設けられた空気調和装置では、冷媒の温度及び圧力を検出するセンサからの出力信号に応じて制御手段から電子膨張弁のモータに対して制御信号を出力し、該モータを作動させることによって、弁の開度を調節して、冷媒の流量制御を行うようにしている。

すなわち、前記電子膨張部弁は、先端に向かうほど径が小さくなるような錐状の弁部を備えており、この弁部は、直交する２つの管路の連通部に位置付けられて、一方の管路に対して長手方向に移動可能に構成されている。このような構成において、弁部の位置をモータによって制御することで、電子膨張弁の開度が調整され、冷媒の流量を調整できるようになっている。

なお、電子膨張弁としては、パルスモータの回転によってギアを駆動して、該ギアに連結された弁部に開閉動作を行わせるギア式のものと、モータの回転子を固定子に対して回転軸方向に移動可能に設け、該回転子の回転軸方向への移動によって該回転子に一体的に設けられた弁部に開閉動作を行わせる直動式のものとが知られている。
特開２００３−１３０４２６号公報

ところで、上述のように、一般的に、電子膨張弁の弁部は、先端に向かうほど径の小さい錐状に形成されているとともに、その先端側が一方の管路に対して長手方向内方側に位置付けられるように配設されるため、膨張弁を通過する冷媒の流れの向きによって流動抵抗が異なり、冷媒の流量も変わってしまう。すなわち、膨張弁の開度を同じ開度にした場合でも、冷媒の流れの向きによって冷媒の流量が異なるため、冷媒の流量を精度良く制御することができず、空気調和装置の性能を精度良くコントロールすることができなかった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒の流量を調整するための膨張弁を備えた空気調和装置において、冷媒の流れの向きが変化した場合でも膨張弁によって冷媒の流量を精度良く制御することのできる構成を得ることにある。

前記目的を達成するために、本発明では、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、正サイクル時と逆サイクル時とで膨張弁（42）の制御開度（B,C）を変更するようにした。

具体的には、第１の発明では、圧縮機（41）と、熱交換器（43,53）と、該熱交換器（43,53）に流入する冷媒の流量を調節するための膨張弁（42）と、該冷媒の流れ方向を切り換えるための切換手段（51）と、を備え、正サイクルと逆サイクルとに冷媒循環方向の可逆な冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた空気調和装置を対象とする。

そして、前記膨張弁（42）を開閉動作させるための駆動手段（75,101）と、前記駆動手段（75,101）を介して前記膨張弁（42）の開度を制御する制御手段（91）と、を備え、前記制御手段（91）は、前記膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、正サイクル時の制御開度と逆サイクル時の制御開度とが異なるように構成されているものとする。

この構成により、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して正サイクル時と逆サイクル時とで冷媒の流量が異なる場合でも、それぞれの場合に適した膨張弁（42）の制御開度（B,C）に変更されるため、冷媒の流量を確実に所定の流量にすることができる。すなわち、膨張弁（42）に対する要求開度（A）は、冷媒の流れ方向による流量特性の違いが考慮された適切な制御開度（B,C）に補正されるため、冷媒の流れの向きが変わった場合でも必要な流量を確実に得ることができ、空気調和装置（10）をより精度良く制御することができる。ここで、前記膨張弁（42）の要求開度（A）とは、冷媒の流れの向きに関係なく該冷媒の温度及び圧力に基づいて決められる膨張弁（42）の開度である。

上述の構成において、前記制御手段（91）は、膨張弁（42）の要求開度（A）から制御開度（B,C）を導出するためのゲインを正サイクル時と逆サイクル時とで変更するように構成されているものとする（第２の発明）。このように、膨張弁（42）の要求開度（A）から制御開度（B,C）を求めるためのゲインを冷媒の流れ方向に応じて変えることで、容易に膨張弁（42）の制御開度（B,C）を変更することができ、冷媒の流れる方向が変わった場合でも冷媒の流量を確実に所定の流量にすることができる。

また、前記膨張弁（42）は、第１の管路（85,110）と該管路（85,110）に直交する第２の管路（86,111）との連通部（87,112）に、該第２の管路（86,111）に対して該管路（86,111）の長手方向に移動可能に配設される弁部（76a,104a）を備え、前記弁部（76a,104a）は、前記第２の管路（86,111）の長手方向内方側に向かうほど径が小さくなるような錐状に形成されているものとする（第３の発明）。

このように、第２の管路（86,111）に対して開閉動作する弁部（76a,104a）を先端に向かうほど径の小さくなるような錐状に形成した場合、該弁部（76a,104a）の形状の影響により、冷媒の流れる方向に応じて冷媒の流動抵抗が変わるため、膨張弁（42）の開度が同じ場合でも、第２の管路（86,111）から第１の管路（85,110）に冷媒が流れる場合と該第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に冷媒が流れる場合とで冷媒の流量が異なる。そのため、上述の第１及び第２の発明のように、冷媒の流れる方向に応じて膨張弁（42）の開度を変えるようにすれば、必要な冷媒の流量が確実に得られるようになる。

さらに、前記制御手段（91）は、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、冷媒が第２の管路（86,111）から第１の管路（85,110）へ流れる場合の膨張弁（42）の開度が、冷媒が第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に流れる場合よりも大きくなるように該膨張弁（42）の開度を制御するのが好ましい（第４の発明）。

上述のように、弁部（76a,104a）はその先端が細くなるような錐状に形成されていることから、膨張弁（42）の開度が同じでも、該弁部（76a,104a）の先端の下方から該先端に向かって冷媒が流れる場合、すなわち冷媒が第２の管路（86,111）から第１の管路（85,110）に向かって流れる場合よりも、該第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に向かって流れる場合のほうが流量が少なくなるため、冷媒が第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に向かって流れる場合の膨張弁（42）の制御開度（C）を大きくすることで、要求される所定の流量が確実に得られるようになる。

また、上述の構成において、前記膨張弁（42）は直動式電子膨張弁であるのが好ましい（第５の発明）。ここで、直動式電子膨張弁とは、固定子（72）の内方に、回転に応じて回転軸方向に移動するようにねじ部の形成された回転子（73）を設けるとともに、該回転子（73）に対してその回転軸方向に延びるようにシャフト（76）を設け、該回転子（73）の回転に応じてシャフト（76）を軸方向に移動させることで、該シャフト（76）の先端に設けられた弁部（76a）の位置を調節するものである。そのため、モータ（101）の回転をギア（102）を介してシャフト（104）に伝達するギア式電子膨張弁ではそのギア比を変えることによって弁部（104a）の変位量を細かく制御できるの対し、前記直動式電子膨張弁では、ねじのピッチによって弁部（76a）の最小変位量が制限されてしまう。すなわち、前記直動式電子膨張弁では、弁部（76a）の変位量をギア式電子膨張弁ほど細かく制御することはできず、弁の開度変化が相対的に大きくなるため、冷媒の流量を所定の流量にするために要求される開度と実際の開度との差が比較的大きくなる。そうすると、冷媒の流れ方向による流量差に、弁の開度のずれによる流量差も加わり、実際の流量と要求される流量との差が顕著になる。そのため、空気調和装置（10）に直動式電子膨張弁を用いる場合に、上述のように冷媒の流れ方向に応じて制御開度（B,C）を変更するようにすれば、冷媒の流量を要求される流量に近づけることができ、空気調和装置（10）を精度良く制御することが可能になる。

本発明に係る空気調和装置によれば、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して正サイクル時の制御開度と逆サイクル時の制御開度とが異なるようにしたため、冷媒の流れる方向によって該冷媒の流量が変わるという膨張弁（42）の特性を考慮して、該膨張弁（42）の開度を所定の流量が得られるような適切な開度にすることができ、空気調和装置（10）をより精度良く制御することが可能になる。具体的には、膨張弁（42）の制御開度（B,C）を求めるためのゲインを正サイクル時と逆サイクル時とで変更することによって、上述のような膨張弁（42）の開度の変更が容易に行えるようになる。

また、前記膨張弁（42）が、第１の管路（85,110）に直交する第２の管路（86,111）に対して長手方向に移動可能な弁部（76a,104a）を備え、該弁部（76a,104a）が、前記第２の管路（86,111）の長手方向内方側に向かうほど径が小さくなるような錐状に形成されている場合には、冷媒の流れる方向によって該冷媒の流量の差が顕著になるが、上述のように、冷媒の流れる向きに応じて膨張弁（42）の制御開度（B,C）を変えることで、空気調和装置（10）を精度良く制御できるようになる。具体的には、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、冷媒が第２の管路（86,111）から第１の管路（85,110）に向かって流れる場合には、第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に向かって流れる場合よりも膨張弁（42）の制御開度（C）を大きくすることで、必要な流量が確実に得られるようになるため、空気調和装置（10）をより精度良く制御することができる。

さらに、前記膨張弁（42）が、直動式電子膨張弁である場合には、冷媒の流れの向きに応じて膨張弁（42）の制御開度（B,C）を変更することで、冷媒の流量を必要な流量に近づけることができ、空気調和装置（10）を精度良く制御することが可能になる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

−全体構成−
図１に本実施形態に係る空気調和装置（10）の概略構成図を示す。この空気調和装置（10）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行えるように構成されている。

具体的には、前記空気調和装置（10）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている。該冷媒回路（20）は、熱源ユニットである室外ユニット（11）と、利用ユニットである室内ユニット（12）とが配管によって接続されて構成されている。

前記室外ユニット（11）は、圧縮機（41）と四路切換弁（51）と熱源側熱交換器である室外熱交換器（43）と膨張機構である膨張弁（42）とを備えている。そして、該圧縮機（41）と四路切換弁（51）と室外熱交換器（43）と膨張弁（42）とは、配管によって順に接続されている。また、前記室外ユニット（11）には、室外ファン（48）が設けられている。室外熱交換器（43）へは、この室外ファン（48）によって室外空気が送られる。

また、前記四路切換弁（51）から圧縮機（41）へ冷媒が流入する配管には、冷媒の圧力を検出するための圧力センサ（45）が設けられている。この圧力センサ（45）の計測値は、後述するコントローラ（90）に送られる。

さらに、前記室外ユニット（11）において、前記四路切換弁（51）と室外熱交換器（43）とを接続する配管には、その配管内の冷媒の温度を計測する温度センサ（44）が設けられている。この温度センサ（44）の計測値も、後述するコントローラ（90）に送られて、暖房運転時には前記圧力センサ（45）の計測値も考慮して前記膨張弁（42）による流量制御が行われるようになっている。なお、前記温度センサ（44）は、室外熱交換器（43）の出口温度を計測するために室外熱交換器（43）に設けるようにしてもよい。

前記室内ユニット（12）は、利用側熱交換器である室内熱交換器（53）を備え、該室内熱交換器（53）には配管が接続されている。また、前記室内ユニット（12）には、室内ファン（57）が設けられている。室内熱交換器（53）へは、この室内ファン（57）によって室内空気が送られる。

また、前記室内ユニット（12）において、前記室内熱交換器（53）と四路切換弁（51）とを接続する配管には、その配管内の冷媒の温度を計測する温度センサ（54）が設けられている。この温度センサ（54）の計測値は、後述するコントローラ（90）に送られて、冷房運転時には前記圧力センサ（45）の計測値も考慮して前記膨張弁（42）による流量制御が行われるようになっている。なお、前記温度センサ（54）は、室内熱交換器（53）の出口温度を計測するために室内熱交換器（53）に設けるようにしてもよい。

前記冷媒回路（20）は、四路切換弁（51）の切換によって正サイクルである冷房サイクルの運転と逆サイクルである暖房サイクルの運転とに切り換わるように構成されている。つまり、前記四路切換弁（51）が図１の実線の状態になると、前記冷媒回路（20）は、室外ユニット（11）で冷媒が凝縮する冷房サイクルの運転で冷媒が循環する。また、前記四路切換弁（51）が図１の破線の状態になると、前記冷媒回路（20）は、室内ユニット（12）で冷媒が凝縮する暖房サイクルの運転で冷媒が循環する。

前記正サイクルの運転の一例として冷房運転がある。この冷房運転は、冷媒が圧縮機（41）から吐出して室外熱交換器（43）で凝縮した後、膨張弁（42）で膨張し、室内熱交換器（53）で蒸発して圧縮機（41）に戻る循環を繰り返す。一方、前記逆サイクルの運転の一例として暖房運転がある。この暖房運転は、冷媒が圧縮機（41）から吐出して室内熱交換器（53）で凝縮した後、膨張弁（42）で膨張し、室外熱交換器（43）で蒸発して圧縮機（41）に戻る循環を繰り返す。

前記空気調和装置（10）は、運転状態に応じて前記圧縮機（41）の制御や、膨張弁（42）の開度調節等を行うコントローラ（90）を備えている。具体的には、このコントローラ（90）には、前記温度センサ（44,54）及び圧力センサ（45）の計測値に基づいて膨張弁（42）の開度制御を行う弁開度制御部（91）と、冷媒温度及び圧力から必要な冷媒の流量を算出して、その算出された流量から膨張弁（42）の開度を求めるためのマップが記憶されたメモリ（92）とが設けられている。この弁開度制御部（91）は、本発明に係る制御手段を構成している。コントローラ（90）の動作についての詳細は後述する。

−膨張弁の構造−
本実施形態に係る膨張弁（42）は、図２に示すようないわゆる直動式電子膨張弁である。その構成について以下で説明する。

膨張弁（42）は、円筒状のモータケーシング（71）の外周側に配設された固定子としてのソレノイド（72）と、該ケーシング（71）内に位置する回転子としてのロータ（73）に設けられたマグネット（74）とによってモータ（75）が構成され、該ロータ（73）の回転に応じて先端に弁部（76a）の設けられたシャフト（76）を上下動させるように構成されている。

ロータ（73）は、円筒状のブッシュ（77）と、その外周側に配設されるマグネット（74）と、を備えており、該ブッシュ（77）には、その回転中心近傍に下方に向かって開口する穴部（77a）が形成されている。この穴部（77a）は、その内周面にねじ山の形成されたねじ穴になっている。そして、穴部（77a）内には、上端側をロータ（73）に固定されたシャフト（76）が、下方に向かって延びるように配設されている。

モータケーシング（71）の下側には、柱状の本体部（78）が一体的に設けられている。詳しくは、この本体部（78）の内部には、側方及び下方に向かってそれぞれ開口する流通路としての穴部（78a,78b）が直交するように形成されており、該本体部（78）には、前記穴部（78a,78b）にそれぞれ連通して第１及び第２の管路（85,86）を形成するように第１及び第２の継手（79,80）が接続されている。そして、該第２の継手（80）の接続される穴部（78b）内には、前記弁部（76a）を受けるための弁座（81）が設けられている。

また、前記本体部（78）の内部には、前記弁座（81）の設けられた穴部（78b）を上方に向かって延長させるような穴部（78c）も形成されている。そして、前記本体部（78）の上側には、この穴部（78c）の内部空間と連通するように、上方に向かって延びる円筒部材（82）が配設されている。この円筒部材（82）の外周面上にはねじ部が形成されていて、ロータ（73）のねじ穴（穴部（77a））に螺合するようになっている。これにより、ロータ（73）が回転すると、モータケーシング（71）に固定された本体部（78）に対して、該ロータ（73）は上下動することになる。

円筒部材（82）の内部には、ロータ（73）に上端側が固定されて穴部（77a）内を下方に向かって延びる前記シャフト（76）が位置付けられるようになっている。このシャフト（76）は、前記円筒部材（82）の内部空間に連通する本体部（78）の穴部（78c）内も挿通して、その下端の弁部（76a）が、本体部（78）の穴部（78a,78b）の直交部分（連通部）（87）で、本体部（78）内に設けられた弁座（81）と対向するように位置付けられている。これにより、上述のように、ロータ（73）が上下動すると、それに応じてシャフト（76）が円筒部材（82）内及び本体部（78）の穴部（78c）内を上下動することになり、該シャフト（76）の下端の弁部（76a）が弁座（81）に対して上下動（第２の管路の長手方向に移動）し、これにより膨張弁（42）の開閉動作が行われることになる。

ここで、前記弁部（76a）は、図２及び３に示すように、その下端に向かうにつれて、すなわち第２の管路（86）の長手方向内方側に向かうほど径の小さくなる錐状に形成されており、該弁部（76a）が上下動すると、弁座（81）に対して弁部（76a）の傾斜面が近づいたり離れたりするようになっている。

−膨張弁の開度制御−
上述のような弁部（76a）の構成において、図３及び４に示すように、冷媒を第１の管路（85）から第２の管路（86）に向かって流す場合（図中に破線で示す。以下、第１の流れ方向ともいう）と、第２の管路（86）から第１の管路（85）に向かって流す場合（図中に実線で示す。以下、第２の流れ方向ともいう）とでは、膨張弁の開度が同じでも冷媒の流量が異なる。ここで、本実施形態において、冷媒が第１の管路（85）から第２の管路（86）に向かって流れる場合が暖房運転時に、冷媒が第２の管路（86）から第１の管路（85）に向かって流れる場合が冷房運転時に、それぞれ対応している。

すなわち、図４に示すように、膨張弁（42）の開度が同じでも、前記弁部（76a）に対して、その先端側から冷媒が流入する第２の流れ方向の場合（図中の実線）の方が、傾斜面側から冷媒が流入する第１の流れ方向の場合（図中の破線）よりも冷媒の流量が多くなる。これは、弁部（76a）の形状に起因する流動抵抗の違いによるものと考えられるが、一般に、空気調和装置（10）では、冷媒回路（20）内を流れる冷媒の温度及び圧力に基づいて、膨張弁（42）の開度を所定の開度にして冷媒の流量をコントロールするようにしているため、上述のように冷媒の流れる方向によって流量が変わると、冷媒の流量制御を精度良く行うことができなくなり、熱交換器（43,53）の温度制御も精度良く行うことができない。

そのため、本発明では、四路切換弁（51）による冷媒の流れ方向の切換に応じて、膨張弁（42）の開度を変えるようにした。これにより、冷媒の流れ方向が変化した場合でも必要な流量を得ることができるため、熱交換器（43,53）の温度を精度良く制御できるようになり、空気調和装置（10）を精度良く制御できるようになる。以下で膨張弁（42）の開度制御について具体的に説明する。

まず、冷媒の温度及び圧力がそれぞれ温度センサ（44,54）及び圧力センサ（45）によって検出されると、それに応じてコントローラ（90）では膨張弁（42）の要求開度（A）を決定する。すなわち、コントローラ（90）のメモリ（92）には冷媒の温度及び圧力と必要な流量との関係、冷媒の流量と弁開度との関係が予め記憶されていて、これらの関係から、弁開度制御部（91）で冷媒の温度及び圧力に応じた要求開度（A）を決定するようになっている。

そして、前記弁開度制御部（91）で、前記四路切換弁（51）の状態に応じて前記要求開度（A）に対して補正を加える。すなわち、冷媒が膨張弁（42）を第２の流れ方向に流れている場合には該膨張弁（42）の弁開度を制御開度（B）にする一方、冷媒が膨張弁（42）を第１の流れ方向に流れている場合には該膨張弁（42）の弁開度を制御開度（C）にする。すなわち、冷媒が第２の管路（86）から第１の管路（85）へ流れる場合の膨張弁（42）の開度が、冷媒が第１の管路（85）から第２の管路（86）に流れる場合よりも大きくなるように該膨張弁（42）の開度が制御されるようになっている。ここで、要求開度（A）に対して制御開度（B,C）を求めるためには、該要求開度（A）に対してゲインと呼ばれる所定値をかけることになるが、本発明では、このゲインを冷媒の流れ方向に応じて変えることで、それぞれ異なる制御開度（B,C）を求めるようにしている。

なお、本実施形態の場合は、電子膨張弁としての膨張弁（42）に対してコントローラ（90）からパルス信号が送られて、該パルス信号によって膨張弁（42）の開度が制御されるようになっている。そのため、上述のように開度を補正する際には、開度補正に応じてモータのステップ数が増減するようにパルス信号を送信すればよい。

ここで、本実施形態では、前記要求開度（A）を決定するために、図４に一点鎖線で示すような冷媒の流量と弁開度との関係を基準としているが、この限りではなく、第１の流れ方向に冷媒が流れているときの関係（図中に破線で示す）若しくは第２の流れ方向に冷媒が流れているときの関係（図中に実線で示す）を基準にしてもよい。この場合には、要求開度（A）の基準とならなかった流れ方向の開度のみを補正すればよい。

−実施形態の効果−
前記実施形態では、先端に向かうほど径の小さい弁部（76a）を備えた膨張弁（42）において、該膨張弁（42）の制御開度（B,C）を冷媒の流れの向きに応じて変更することで、冷媒の流れの向きが変わった場合でも所定の流量が確実に得られるようにしたため、熱交換器（43,53）の温度を精度良く制御することができ、空気調和装置（10）を精度良く制御することができる。

また、前記制御開度（B,C）の変更は、膨張弁（42）に対する要求開度（A）から制御開度（B,C）を求めるためのゲインの変更によって行われるため、膨張弁（42）の制御開度（B,C）を容易に変更することができる。

ここで、上述のような直動式電子膨張弁では、ロータ（73）の穴部（77a）に形成されたねじのピッチによって弁部（76a）の最小変位量が制限されるため、モータの回転をギアを介してシャフトに伝達するギア式電子膨張弁（後述の変形例で詳述する）ほど弁部（77a）の変位量を細かく制御することはできず、弁の開度変化が相対的に大きくなるため、冷媒の流量を所定の流量にするために要求される開度と実際の開度との差が比較的大きくなる。そうすると、冷媒の流れ方向による流量差に、弁の開度のずれによる流量差も加わって、実際の流量と要求される流量との差が顕著になる場合がある。そのような場合には、上述のように冷媒の流れ方向に応じて制御開度（B,C）を変更するようにすれば、冷媒の流量を要求される流量に近づけることができ、空気調和装置（10）を精度良く制御することが可能になる。

−実施形態の変形例−
以下で、実施形態の変形例について説明する。この変形例では、膨張弁（42）として直動式電子膨張弁の代わりにギア式電子膨張弁を用いる。

具体的には、図５に示すように、ギア式電子膨張弁は、パルスモータ（101）の出力をギア機構（102）を介して外周面にねじ部の形成された駆動軸（103）に伝達して、該駆動軸（103）に嵌合するシャフト（104）を上下動させるように構成されている。そして、このシャフト（104）の下端側には、上述の直動式電子膨張弁と同様、弁部（104a）が設けられているため、該シャフト（104）の上下動によって弁部（104a）が弁座（109）に対して相対移動するようになっている。

詳しくは、前記パルスモータ（101）及びギア機構（102）は、モータケーシング（105）内に配設されていて、パルスモータ（101）の出力軸にはギア機構（102）の入力ギア（102a）が設けられている。前記ギア機構（102）の出力ギア（102b）は駆動軸（103）の上部に配設されている。駆動軸（103）の外周面上には、ねじ部が形成されていて、モータケーシング（105）の突出下部（105a）に形成されたねじ穴に螺合している。

前記モータケーシング（105）の突出下部（105a）の下側には、有底筒状の本体部（106）が、開口側が上側となるように設けられている。この本体部（106）は、その底部が肉厚に形成されていて、該底部内には、それぞれ側方及び下方に向かって開口する穴部（106a,106b）が形成されている。これらの穴部（106a,106b）は、前記本体部（106）の底部内で互いに直交するように設けられていて、該本体部（106）には、穴部（106a,106b）にそれぞれ連通して第１及び第２の管路（110,111）を構成するように第１及び第２の継手（107,108）が配設されている。

また、前記本体部（106）の下方に開口する穴部（106b）内には、前記弁部（104a）を受けるための弁座（109）が配設されているとともに、該本体部（106）の底部には、前記有底筒状の本体部（106）の内部と穴部（106a,106b）とを連通させるような穴部（106c）も形成されている。

以上より、前記駆動軸（103）に嵌合するシャフト（104）は、前記本体部（106）の内部空間及び穴部（106c）を挿通して、下端の弁部（104a）が直交する２つの穴部（106a,106b）の連通部分（112）に位置付けられるようになっている。

これにより、前記パルスモータ（101）がギア機構（102）を介して駆動軸（103）を回動させると、該駆動軸（103）の外周面上に形成されたねじ部がモータケーシング（105）の突出下部（105a）に形成されたねじ穴に対して回転し、これにより、駆動軸（103）が上下動することになる。そして、この駆動軸（103）の上下動は、シャフト（104）に伝達されて、その下端の弁部（104a）が弁座（109）に対して移動する。このことにより、膨張弁（42）の開閉動作が行われる。

この変形例でも、上述の実施形態と同様、前記弁部（104a）の形状は先端側ほど径の小さくなる錐状であるため、膨張弁を流れる冷媒の流れの向きによって流量が大きく変わる。そのため、前記実施形態のような開度制御を行うことにより、所定の流量を確実に得ることができ、熱交換器（43,53）の温度制御を精度良く行うことができる。

また、この変形例で示すギア式の電子膨張弁は、パルスモータ（101）の出力をギア機構（102）を介して弁部（104a）の設けられたシャフト（104）に伝達する構成であるため、該ギア機構（102）のギア比を変更することにより、弁部（104a）の上下移動量を細かく設定することも可能である。すなわち、上述の直動式電子膨張弁よりも弁部（104a）の細かい制御が可能であるため、冷媒の流れ方向による流量の差を該直動式電子膨張弁よりも小さくすることができる。

以上説明したように、本発明における空気調和装置は、膨張弁の開度が同じでも冷媒の流れの向きによって冷媒の流量が異なる場合に特に有用である。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の概略構成を示す図である。 直動式電子膨張弁の概略構成を示す断面図である。 弁部の概略構造を拡大して示す図である。 膨張弁の開度と冷媒の流量との関係を示すグラフである。 ギア式電子膨張弁の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

10 空気調和装置
20 冷媒回路
41 圧縮機
42 膨張弁（膨張弁）
43 室外熱交換器（熱交換器）
53 室内熱交換器（熱交換器）
75 モータ（駆動手段）
76a,104a 弁部
85,110 第１の管路
86,111 第２の管路
87,112 連通部
91 弁開度制御部（制御手段）
101 パルスモータ（駆動手段）

Claims (5)

1. 圧縮機（41）と、熱交換器（43,53）と、該熱交換器（43,53）に流入する冷媒の流量を調節するための膨張弁（42）と、該冷媒の流れ方向を切り換えるための切換手段（51）と、を備え、正サイクルと逆サイクルとに冷媒循環方向の可逆な冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えた空気調和装置であって、
   前記膨張弁（42）を開閉動作させるための駆動手段（75,101）と、
   前記駆動手段（75,101）を介して前記膨張弁（42）の開度を制御する制御手段（91）と、を備え、
   前記制御手段（91）は、前記膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、正サイクル時の制御開度と逆サイクル時の制御開度とが異なるように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、
   制御手段（91）は、膨張弁（42）の要求開度（A）から制御開度（B,C）を導出するためのゲインを正サイクル時と逆サイクル時とで変更するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１または２のいずれか一つにおいて、
   膨張弁（42）は、第１の管路（85,110）と該管路（85,110）に直交する第２の管路（86,111）との連通部（87,112）に、該第２の管路（86,111）に対して該管路（86,111）の長手方向に移動可能に配設される弁部（76a,104a）を備え、
   前記弁部（76a,104a）は、前記第２の管路（86,111）の長手方向内方側に向かうほど径が小さくなるような錐状に形成されていることを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項３において、
   制御手段（91）は、膨張弁（42）の要求開度（A）に対して、冷媒が第２の管路（86,111）から第１の管路（85,110）へ流れる場合の膨張弁（42）の開度が、冷媒が第１の管路（85,110）から第２の管路（86,111）に流れる場合よりも大きくなるように該膨張弁（42）の開度を制御することを特徴とする空気調和装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つにおいて、
   膨張弁（42）は直動式電子膨張弁であることを特徴とする空気調和装置。

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