JP2516626B2 - 二段式減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明は、ヒートポンプ式冷暖房装置等において用い
られる流量制御弁に関する。

従来の技術 ヒートポンプ式冷暖房装置においては、冷媒の流通方
向を逆転することによって冷暖房の切換えを行うように
なっているが、除湿をも行なおうとすると、室内熱交換
器を冷却用と再加熱用の２個に分割して、その間に膨張
器を設けるような冷媒回路を構成する必要がある。かか
る冷媒回路の改良例が特開昭58-106369号に開示されて
いる（第７図）。この回路においては、室外熱交換器ｃ
と室内熱交換器ｂとの間に可逆流通性を有する膨張弁ｆ
を設け、室内熱交換器a,b間にキャピラリーチューブｈ
と二方電磁弁ｇとを並列として設けてある。そして、通
常の冷房または暖房時には電磁弁ｇを開いて室内熱交換
器a,bを共に冷却または加熱用として用い、除湿時には
電磁弁ｇを閉じて室内熱交換器ｂを加熱用にまた室内熱
交換器ａを冷却用に用いるものである。ｄは圧縮機、ｅ
は四方弁である。

ところが、このような回路における電磁弁ｇとして
は、冷房または暖房時の冷媒の流通を妨げないために大
型のものである必要がある。そしてまた、膨張器として
キャピラリーチューブｈを用いているから除湿時に室温
の上昇や低下を制御することができず、除湿と同時に室
温の調節をしようとするとキャピラリーチューブの代り
に少流量の多段制御または連続的制御ができる弁、たと
えば電動式膨張弁などを用いる必要がある。

解決しようとする問題点 上述のように、冷暖房および除湿ができる従来の空調
装置において除湿時にも快適な環境を実現するため多少
の冷却や加温をしようとすると、キャピラリーチューブ
に代えて、大型で高価な制御弁を取付けなければなら
ず、複数の制御弁の作動を同期作動させる必要があるか
ら必然的に制御装置が複雑となり、大型となると共にコ
ストが上昇するという問題がある。

そこで本発明は、このような２個の室内熱交換器の間
に設けられて冷媒の流量制御を行う装置の機能を高める
と共にコンパクト化し、また同時にコスト上昇を防ぐこ
とを目的としたものであり、またかかる目的に合致した
小型の膨張弁兼用の流量制御弁を提供しようとするもの
である。

〔発明の構成〕

問題点を解決するための手段 前記のような本発明の目的は、上部弁室と下部弁室と
を区画する隔壁に設けた弁座に対し該上部弁室側から無
段階に進退するニードル弁体を備えた制御弁において、
第１流体通路と連通する該下部弁室には第２流体通路に
通ずる主弁座を設け、該主弁座に向けてばね付勢された
ピストン状の主弁体を該下部弁室内に上下摺動可能に嵌
設して該隔壁と該主弁体との間に背圧空間を形成し、該
下部弁室と該背圧空間とを連絡する漏洩通路であってそ
の流通抵抗がニードル弁の全開時における流通抵抗より
大であるものおよび該上部弁室と該第２流体通路とを連
絡する副通路を設けてなることを特徴とする二段式減圧
弁によって達成される。

なお、本発明の弁におけるニードル弁体の進退はパル
スモータなどを組込むことによって無段階的に行うこと
が好ましい。

また、下部弁室と背圧空間とを連絡する漏洩通路はた
とえば主弁体を貫いて設けてあっても、また弁本体側に
設けてあってもよく、あるいは主弁体と下部弁室側壁と
の隔間などとして設けられたものであってもよい。かか
る漏洩通路の流通抵抗はニードル弁の全開時の流通抵抗
より大きく、従ってニードル弁の全開時には背圧空間内
の圧力が上部弁室、ひいては第２流体通路の圧力と殆ど
等しくなるように構成されていることが望ましい。

作用 このように構成された本発明の二段式減圧弁は、第１
流体通路から流体が流入するときは下部弁室内が高圧と
なり、ニードル弁が閉止していれば下部弁室と背圧空間
とは漏洩通路によって均圧化しているので、ばねによっ
て閉じられている主弁は流体圧力によって更に強く閉止
される。そして、この状態からニードル弁が少しずつ開
くと、流体は背圧空間を経て上部弁室に入り、副通路を
経て第２流体通路へ向かう。

更にニードル弁が開くと流量が増加するが、ニードル
弁が全開に近くなると背圧空間の圧力が大きく低下し、
主弁体は下部弁室内の流体圧力によってばねを圧縮しな
がら押上げられ、主弁が開かれる。

一方、第２流体通路から流体が流入するときはニード
ル弁を閉にすることにより主弁体が押し上げられて、殆
んど制限を受けることなく第１流体通路に流出する。

実施例 本発明の二段式減圧弁の例を第１図に示す。

１は弁本体であり、その上部には上蓋11が取付けら
れ、内部に取り付けられた隔壁２と上蓋11との間には上
部弁室21が形成されている。隔壁２には弁座22が設けて
あり、アクチュエータ８によって駆動されるニードル弁
体３で開閉するようになっている。

８は弁本体１の上部に取付けられた電動式アクチュエ
ータである。81はニードル弁体３が貫通できるように上
蓋11に植立された雄ねじ筒であり、82は雄ねじ筒81に回
動自在に螺着されたロータである。83はシールドチュー
ブ84の外側に取付けられたステータコイルである。ロー
タ82とニードル弁体３の上端部31とは回転自在に結合さ
れていて、ロータ82は回転するに従って雄ねじ筒81に添
った軸方向移動を起すが、この軸方向移動はばね85によ
って遊びがないようにニードル弁体３に伝えられ、ニー
ドル弁体３はロータ82の回転量に比例して進退する。

弁本体１内の下部弁室12の側壁には第１流体通路４が
開口しており、また底壁上面には第２流体通路５に通ず
る主弁座13が形成されている。そして、第２流体通路５
との接続部14と上部弁室21とを連絡する副通路15が設け
てある。

６は下部弁室12内を上下に摺動することができるピス
トン状の主弁体であり、61は上方の背圧室16と下方の下
部弁室12とを連絡する漏洩通路である。また、７は背圧
室16内に設けられた弁ばねであって、主弁体６を主弁座
13に向けて付勢している。

このように構成された二段式減圧弁を冷暖房用空調回
路に組込んだ例を第２図に示す。図において、a,bは室
内熱交換器、ｃは室外熱交換器、ｄは圧縮機、ｅは四方
切換弁、ｆは膨張弁、ｖは本発明の二段式減圧弁であ
る。

第２図の空調回路における本発明の二段式減圧弁ｖの
作動の様子を第３〜５図によって説明する。

第３図は暖房運転時の状態を示すものであり、圧縮機
ｄから送られた高温冷媒は室内熱交換器ａから第２流体
通路５を通って流入するが、このとき主弁体６を押し上
げて下部弁室12に入り、直ちに第１流体通路４を経て室
内熱交換器ｂに向う。室内熱交換器ａおよびｂで放熱凝
縮した冷媒は膨張弁ｆを通って室外熱交換器ｃで蒸発
し、圧縮機ｄへ戻る。この際の二段式減圧弁ｖの作動は
ニードル弁が閉の状態で、大量の冷媒を流通させること
ができる。

第４図は通常の冷房運転時の状態を示すものである。
膨張弁ｆから室内熱交換器ｂに供給された冷媒は第１流
体通路４を通って下部弁室12に流入するが、ニードル弁
体３が弁座22を開放しているので上部弁室21と背圧室16
とは均圧化しており、漏洩通路61を通って背圧室16に流
入した冷媒は背圧室16の内圧を高めることができないま
まに上部弁室21から副通路15を経て第２流体通路５に向
う。従って、主弁体６は下部弁室12内の冷媒の圧力によ
り押上げられ、大部分の冷媒が下部弁室12から直ちに第
２流体通路５へ向い、室内熱交換器ａに入る。

第５図は冷房運転時に除湿をしようとする状態を示す
ものである。第４図の状態からニードル弁を閉じてゆく
と背圧室16から上部弁室21へ流れる冷媒が減少し、背圧
室16内の圧力が上昇する。このとき弁ばね７の主弁体６
を押下げる力が、下部弁室12と背圧室16との冷媒の圧力
差による主弁体６を押上げる力に勝るに到り、主弁体６
は主弁座13を閉止する。その結果、第１流体通路４から
流入した冷媒は、すべてが下部弁室12から漏洩通路61、
背圧室16、弁座22上部弁室21、副通路15を順に経て第２
流体通路５から室内熱交換器ａへ向うことになる。

これと同時に膨張弁ｆを開くと、室外熱交換器ｃで凝
縮し切れなかった温かい冷媒が室内熱交換器ｂに流入
し、室内熱交換器ｂは加温に、また室内熱交換器ａは冷
却に働いて除湿が行われる。そして更に、ニードル弁の
開度を調節することによって、除湿中の運転状態を冷房
気味あるいは暖房気味に変化させることもできる。

このような本発明の二段式減圧弁ｖの流量特性は第６
図に示す如くであり、また、逆方向の流れは制限されな
いものである。

〔発明の効果〕

本発明の二段式減圧弁は低流量では精密な流量制御が
でき、また流量の制御範囲を越えるとパイロット作動に
より高流量に切り換わるように機能する。従って、除湿
機能付きの冷暖房装置において２個の室内熱交換器の中
間に制御弁として設置することにより、高機能で経済的
な装置を構成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二段式減圧弁の例の断面図、 第２図は本発明の二段式減圧弁を使用した冷暖房用冷凍
回路の例、 第３〜５図は本発明の二段式減圧弁の作動状況を説明す
るそれぞれの断面図、 第６図は本発明の二段式減圧弁の流量特性の例のグラ
フ、 第７図は従来の冷暖房用冷凍回路の例である。 １……弁本体、11……上蓋、12……下部弁室、13……主
弁座、15……副通路、16……背圧室、２……隔壁、21…
…上部弁室、22……弁座、３……ニードル弁体、４……
第１流体通路、５……第２流体通路、６……主弁体、61
……漏洩通路、７……弁ばね、８……アクチュエータ、
81……雄ねじ筒、82……ロータ、85……ばね、a,b……
室内熱交換器、ｃ……室外熱交換器、ｄ……圧縮機、ｅ
……四方切換弁、ｆ……膨張弁、ｇ……電磁弁、ｈ……
キャピラリーチューブ、ｖ……二段式減圧弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部弁室と下部弁室とを区画する隔壁に設
   けた弁座に対し該上部弁室側から無段階に進退するニー
   ドル弁体を備えた制御弁において、第１流体通路と連通
   する該下部弁室には第２流体通路に通ずる主弁座を設
   け、該主弁座に向けてばね付勢されたピストン状の主弁
   体を該下部弁室内に上下摺動可能に嵌設して該隔壁と該
   主弁体との間に背圧空間を形成し、該下部弁室と該背圧
   空間とを連絡する漏洩通路であってその流通抵抗がニー
   ドル弁の全開時における流通抵抗より大であるものおよ
   び該上部弁室と該第２流体通路とを連絡する副通路を設
   けてなることを特徴とする二段式減圧弁。