JP2701942B2 - 温度式サブクール制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は過冷却制御によるヒートポンプサイクルにお
ける冷媒流量調整弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来温度式膨張弁を用いたヒートポンプサイクルで
は、冷房運転時と暖房運転時とでは膨張弁を２台使用し
ているが、過冷却制御方式によるヒートポンプサイクル
においては、冷凍−第42巻第476号第71頁の第１図に示
すように温度式サブクール制御弁は１台で事足りてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し乍らこの場合サブクール制御弁への液冷媒の流出
入口が定まっている為、マニホールドチェック弁を介し
てサブクール制御弁への液冷媒の流出入方向を制御しな
ければならず、その為配管系が長く複雑になり、冷媒充
填においても余分に冷媒を必要とし、又メインテナンス
も大変であった。

更にマニホールドチェック弁は構造が複雑であるの
で、故障発生率も高く、又配管条件によっては誤差動を
起す可能性もあった。

このように過冷却制御方式によるヒートポンプサイク
ルにおいては、構造の複雑なマニホールドチェック弁を
必要とし、その関係上回路自体も複雑化するので、系全
体としてのコスト及び故障発生率も高く、高価なシステ
ムの割には付加価値の低いシステムであった。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は以上の問題点を解決する為に発明されたもの
で、本発明の制御弁は、流体通路を有する第１と第２の
弁本体、該第１と第２の弁本体とに対峙して各々取付け
られたパワーエレメント、前記第１の弁本体内に摺動自
在に配置された弁、及び、前記第２の弁本体内に摺動自
在に配置された中空のシートとを備え、前記各パワーエ
レメントは、ダイヤフラムによって２分割したダイヤフ
ラム室を備えると共に、前記パワーエレメントの作動に
よって、前記弁とシートとを各別に摺動させて、前記弁
と前記シートとを接離して前記第１の弁本体と前記第２
の弁本体との前記流体通路間の開閉をするべく構成し
て、冷房運転時，暖房運転時の各場合において室内熱交
換器，室外熱交換器内の冷媒の温度変化に応じていづれ
か一方のパワーエレメントを作動し、その力を弁本体内
に摺動自在に設けられた弁及びこの弁に対向する中空の
シートに及ぼし弁を開閉して冷暖房運転をなし得るよう
にしたものである。

そして、本発明においては、第１の弁本体と第２の弁
本体との先端接触部分である流体が通過する開閉部分の
一方（第１の弁本体）を「弁」と表示し、他方（第２の
弁本体）を「シート」と表示しているが、本発明の制御
弁は、いずれか一方のパワーエレメントを作動して、前
記開閉部分（弁もしくはシート）のいずれかを摺動させ
て、該開閉部分（弁もしくはシート）の間隙を調節する
ものであるから、前記第１の弁本体の「弁」は、シート
としても機能するものであると共に、前記第２の弁本体
の「中空のシート」は、弁としても機能するものであ
る。

〔作用〕

本発明はこのような解決手段を有するから、暖房運転
時に室内の熱交換器から流出する液冷媒が過冷却されて
いない時は感温筒を介してサブクール制御弁の一方のパ
ワーエレメントの位置方向への操作により弁は中空のシ
ートに押しつけられて閉弁し室内の熱交換器と連通する
通路，弁等に設けられたブリードポート，中空のシート
及び室外の熱交換器と連通する通路を介して最小負荷時
の装置容量より更に小さい容量の液冷媒を常時室外の熱
交換器に流して所定の暖房運転をする。

又室内の熱交換器から流出する液冷媒が過冷却されて
いる時は感温筒を介して前記パワーエレメントは他方向
へ操作され、弁をシートから離間して過冷却度に応じた
弁開度を保持し、液冷媒を中空のシート及び室外の熱交
換器と連通する通路を経て室外の熱交換器に至り過冷却
液を少なくし乍ら所望の暖房運転をする。

次に冷房運転時には室外熱交換器から流出する液冷媒
が過冷却されていない時は、感温筒を介してサブクール
制御弁の他方のパワーエレメントの一方向への操作によ
り中空のシートは弁に押しつけられて閉弁し、前記とは
逆に室外の熱交換器と連通する通路、中空のシート，ブ
リードポート及び室内の熱交換器と連通する通路を介し
て最小負荷時の装置容量より更に小さい容量の液冷媒を
常時室内熱交換器に流し所定の冷房運転をする。

又室外交換器から流出する液冷媒が過冷却されると、
感温筒を介してサブクール制御弁の他方のパワーエレメ
ントの他方向への操作により中空のシートは弁から離間
して開弁し、室外の熱交換器と連通する通路，中空のシ
ート及び室内の熱交換器と連通する通路を介して液冷媒
を室内の熱交換器に流し、所定の冷房運転をする。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例について説明する。第１図にお
いて、101は圧縮機,102は冷媒の流れ方向を切り換える
四方弁,103はアキュムレータ,104は室内熱交換器,105は
室外熱交換器である。106は吸入管で107は吐出管を示
す。冷媒運転時は第１図の破線で示す方向に冷媒は流
れ、室熱交換器105の出口の過冷却度を感温筒24bで感知
し、室内熱交換器104に流入する液冷媒の流量をサブク
ール制御弁100が調整する。

又暖房運転時は実線で示す方向に冷媒は流れ、室内熱
交換器104の出口の過冷却度を感温筒24aで感知し室外熱
交換器105に流入する液冷媒の流量をサブクール制御弁1
00が調整する。

次にサブクール制御弁100の詳細を第２図に示す。

第１の弁本体3a,第２の弁本体3bは接合面26を境界に
してボルト締結（図示せず）されており、各本体には各
々パワーエレメント4a,4bがねじ締結されている。パワ
ーエレメント4a,4bはキャピラリーチューブ23a,23bによ
り、感温筒24a,24bにそれぞれ独立して接続されてい
る。

液冷媒圧力を一方のダイヤフラム室10aに導く為の均
圧孔16aが穿かれた本体3aには、弁12が摺動自在に嵌合
しており、弁ステム13はストッパー8aに当接している。
又弁12には最小負荷時の装置容量より更に小さい容量を
流せる程度のブリードポート15と、液冷媒圧力を平衡さ
せる為の均圧孔14が穿設されている。ブリードポート15
はシート17の側壁又は本体3bの隔壁に設けてもよい。

液冷媒圧力を一方のダイヤフラム室10bに導く為の均
圧孔16bが穿かれた本体3bには、中空のシート17が摺動
自在に嵌合しており、シートステム19はストッパー8bに
当接している。シート17は後述する通路2aと連通する主
流路25と、同じく後述する通路2bと連通する通孔17a
と、液冷媒圧力を平衡させる為の均圧孔18を有してお
り、主流路25内壁に螺刻し、調整ねじ21にてばね20のた
わみ量を加減できるようにして、ばね20を介して弁12と
対峙している。

パワーエレメント4a,4b単体時に於いては、ストッパ
ー8a,8bは受け6a,6bの受け面22a,22bに当接しており、
パワーエレメント4a,4bを本体3a,3bに組付けると、スト
ッパー8a,8bは本体3a,3bの受け面11a,11bに当接する。
受け面11a,11bに、各々のストッパー8a,8bを略同じく当
接させる為、シートステム19とシート17あるいは図示し
ないが弁ステム13と弁12にねじを切り、シート長さある
いは弁長さを微調整可能にしている。ストッパー8a,8b
を受け面11a,11bに略同じく当接させる為の他の方法と
して、弁ステム13とストッパー8a又はシートステム19と
ストッパー8bの当接部に調整用スペーサーを装着しても
よい。

尚2aは室内熱交換器と連通する通路、2bは室外熱交換
器と連通する通路で、5aはパワーエレメント4aの蓋、5b
はパワーエレメント4bの蓋を示す。7aはパワーエレメン
ト4a内に設けられたダイヤフラム、7bはパワーエレメン
ト4b内に設けられたダイヤフラムで、9aはパワーエレメ
ント4aの他方のダイヤフラム室、9bはパワーエレメント
4bの他方のダイヤフラム室を示す。

上記構成に於いて、暖房運転時に通路2aに液冷媒が流
入する場合、室内熱交換器104が凝縮器となり室外熱交
換器105が蒸発器となる。室内熱交換器（凝縮器）104か
ら流出する液冷媒が過冷却されていない時は、感温筒24
a内の封入ガス圧力は高い状態になっており、キャピラ
リーチューブ23aを通してダイヤフラム室9aに高圧が伝
わり、ダイヤフラム7aを押し下げる方向に作用するの
で、弁12はストッパー8aを介して閉弁方向に移動し、閉
弁する閉弁状態にあっても、弁12にはブリードポート15
が穿かれているので、最小負荷時の装置容量より更に小
さい容量の液冷媒を常時流し続けることができる。

室内熱交換器（凝縮器）104から流出する液冷媒が所
定の温度まで過冷却されると、過冷却の度合いに応じて
感温筒24a内の封入ガス圧力が低下するので、ダイヤフ
ラム室9aと10aの圧力が逆転し、ダイヤフラム7aの上下
面に生じた差圧による推力とばね20の荷重により、弁12
は中空のシート17から離間して開弁し、過冷却度に応じ
た弁開度を保持し、液冷媒を通路2a,主流路25,通孔17a
及び通路2bを経て室外熱交換器（蒸発器）105に供給す
る。

通路2aから高圧の液冷媒が流入してくると、通路2bの
液冷媒は弁12の絞り効果により減圧され低圧の液冷媒と
なる。又感温筒24b内には、ダイヤフラム室10bの液冷媒
圧力にばね20の荷重を加えたものより大きな圧力になる
ようにガスを封入しているので、ダイヤフラム室9bのガ
ス圧力の方がダイヤフラム室10bの液冷媒圧力より大き
く、従ってストッパー8bは本体受け面11bに当接し、シ
ート17は摺動することなくその位置を維持する。

次に四方弁102を切り換えて冷房運転にすると、室外
熱交換器105が凝縮器となり、液冷媒は通路2bよりサブ
クール制御弁100に流入し、蒸発器となる室内熱交換器1
04へ流出する。室外熱交換器105から流出する液冷媒が
過冷却されていない時は、感温筒24b内の封入ガス圧力
は高い状態になっており、キャピラリーチューブ23bを
通してダイヤフラム室9bに高圧が伝わりダイヤフラム7b
を押し上げる方向に作用するのでシート17はストッパー
8bを介して閉弁方向に移動し閉弁する。閉弁状態にあっ
ても弁12のブリードポート15を通して、最小負荷時の装
置容量より更に小さい容量の液冷媒が、常時室内熱交換
器（蒸発器）104へと流れ込む。

室外熱交換器（凝縮器）105から流出する液冷媒が所
定の温度まで過冷却されると、過冷却の度合いに応じて
感温筒24b内の封入ガス圧力が低下するので、ダイヤフ
ラム室9bと10bの圧力が逆転し、ダイヤフラム7bの上下
面に生じた差圧による推力とばね20の荷重によりシート
17は開弁し、過冷却度に応じた弁開度を保持し、液冷媒
を通路2b,通孔17a,主流路25及び通路2aを経て室内熱交
換器（蒸発器）104に供給する。

通路2bから高圧の液冷媒が流入してくると、通路2aの
液冷媒はシート17の絞り効果により減圧され低圧の液冷
媒となる。又感温筒24a内には、ダイヤフラム室10aの液
冷媒圧力にばね20の荷重を加えたものより大きな圧力に
なるようにガスを封入しているので、ダイヤフラム室9a
のガス圧力の方がダイヤフラム室10aの液冷媒圧力より
大きく、従ってストッパー8aは本体受け面11aに当接
し、弁12は摺動することなくその位置を維持する、 〔発明の効果〕 本発明は上述の通り構成されているので次に記載する
効果を奏する。

２個の対峙するパワーエレメントと、各パワーエレメ
ントに対応して作動する弁とシートを有しているので、
冷暖房いずれの運転に切換わっても、サブクール制御弁
の出入口が逆転するだけで、マニホールドチェック弁等
の付属品や複雑な配管が不用となり、経済的にも有利で
ある。

シート内部に主流路を穿設しているので、シートを摺
動自在にできるとともに軽量化を計れる。又、流れに方
向性を持たせることができるのでスムースに流れが実現
できる。

シート内の主流路部に調整可能なばねを装着すること
により、ある範囲内での過冷却の調整が可能となり、又
ばねを内蔵させたことによりサブクール制御弁の小型化
を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明サブクール制御弁を用いた場合のヒート
ポンプ回路図で、第２図は本発明によるサブクール制御
弁の一実施例の詳細断面図である。 3a,3b……弁本体、4a,4b……パワーエレメント、7a,7b
……ダイヤフラム、8a,8b……ストッパー、12……弁、1
7……シート、20……バネ、21……調節ねじ、24a,24b…
…感温筒、100……サブクール制御弁、101……圧縮機、 102……四方弁、104……室内熱交換器、105……室外熱
交換器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体通路を有する第１と第２の弁本体、該
   第１と第２の弁本体とに対峙して各々取付けられたパワ
   ーエレメント、前記第１の弁本体内に摺動自在に配置さ
   れた弁、及び、前記第２の弁本体内に摺動自在に配置さ
   れた中空のシートとを備えた制御弁において、 前記各パワーエレメントは、ダイヤフラムによって２分
   割したダイヤフラム室を備えると共に、前記パワーエレ
   メントの作動によって、前記弁とシートとを各別に摺動
   させて、前記弁と前記シートとを接離して前記第１の弁
   本体と前記第２の弁本体との前記流体通路間の開閉をす
   る制御弁。
2. 【請求項２】室内の熱交換器と連通する通路を有する第
   １の弁本体と、この通路と連通し室外の熱交換器と連通
   する通路を有する第２の弁本体とを有し、それぞれの弁
   本体に対向すると共にダイヤフラムを介して夫々２室を
   形成するパワーエレメントを取りつけ、一方のパワーエ
   レメントの一方のダイヤフラム室内にあってダイヤフラ
   ムに接するストッパーに弁ステムを介して当接する弁を
   １の弁本体内に摺動自在に設け、他方のパワーエレメン
   トの一方のダイヤフラム室内にあってダイヤフラムに接
   するストッパーにシートステムを介して当接すると共に
   前記各通路と連通する中空のシートを第２の弁本体内に
   摺動自在で且常時は前記弁と当接するように設け、前記
   一方のパワーエレメントの他方のダイヤフラム室はキャ
   ピラリーチューブを介して室内の熱交換器の出口附近に
   設けられた感温筒と接続し、又他方のパワーエレメント
   の他方のダイヤフラム室はキャピラリーチューブを介し
   て室外の熱交換器の出口附近に設けられた感温筒と接続
   してなる温度式サブクール制御弁。
3. 【請求項３】弁と中空のシート離反させるように作用す
   るばねを中空のシート内部に調整可能に装着してなる特
   許請求の範囲２項記載の温度式サブクール制御弁。
4. 【請求項４】各弁本体内部に各パワーエレメントの各一
   方のダイヤフラム室へ夫々導通する均圧孔を設けてなる
   特許請求の範囲２項記載の温度式サブクール制御弁。