JP5060689B2

JP5060689B2 - 流量制御弁及び流量制御弁の制御装置

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Publication number: JP5060689B2
Application number: JP2001115455A
Authority: JP
Inventors: 英樹南澤; 浩伊藤; 誠一中原
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP2002310541A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機における除湿運転用の膨張弁として用いるのに好適な流量制御弁及び流量制御弁の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（従来技術−１）
従来、空気調和機で除湿運転を行うものとして特開平１１−５１５１４号公報に開示されたものがある。この特開平１１−５１５１４号公報のものは、除湿絞り装置６の「浮遊物詰まり除去動作を行う」目的で発明され、同公報の図２５に開示されているように、圧縮機停止（８４）→ΔＳ１後除湿弁全開（８５）→ΔＳ２後圧縮機運転（８６）→ΔＳ３後除湿弁全開（８７）という工程により除湿絞り装置６の開閉動作を行うように構成されている。
【０００３】
（従来技術−２）
また、従来の除湿運転の制御に関して、特開２０００−８１２３９号公報に開示されたものがある。この特開２０００−８１２３９号公報によれば、同公報の図４及び図５に開示されている如く、弱暖房運転←→除湿運転を切り換えるに、圧縮機を停止している。すなわち、弱暖房運転（Ｓ５）→四方弁暖房側（Ｓ１１）→圧縮機停止（Ｓ１５）→弱暖房運転（Ｓ６）、あるいは、除湿運転（Ｓ６）→四方弁冷房側（Ｓ３１）→圧縮機停止（Ｓ３５）→弱暖房運転（Ｓ５）という工程により除湿制御するように、構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平１１−５１５１４号公報（従来技術−１）のものでは、除湿絞り装置の開閉動作を行うに、圧縮機の停止／運転を頻繁に繰り返している。このことは、圧縮機の機械的磨耗を促進し寿命を著しく縮めるので、地球資源の面から好ましくないこと、経済的に割高になること、また、圧縮機を停止するのでエネルギー損失が大きいという、問題点があった。また、特開２０００−８１２３９号公報（従来技術−２）のものは、「暖房運転モード」と「除湿（ドライ）運転モード」とを切換制御するに、圧縮機の始動／停止を頻繁に繰り返している。したがって、特開平１１−５１５１４号公報のものと同様な問題点があった。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、圧縮機を停止することなく除湿運転モードと冷房運転モードとを切り換え可能にし、圧縮機の信頼性を向上させるとともに、省エネ、省資源に優れた、流量制御弁（電動膨張弁）と流量制御弁の制御装置とを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の流量制御弁は、第１ポートと第２ポートとが形成された弁室内に出没可能に設けられ、前記第２ポートの主弁座に着座／離間する主弁体と、前記主弁体を前記主弁座から離間するように付勢する主弁体付勢手段と、前記主弁体を前記第２ポートの主弁座に着座させる主弁体駆動手段であって、前記主弁体の着座／離間方向に移動可能に配設されたピストンと該ピストンを移動するステッピングモータとからなる主弁体駆動手段と、前記主弁体の前記第２ポートと反対側に形成された主弁体室と前記第１ポートとを導通する導通手段と、前記主弁体に設けられ、前記主弁体室から前記第２ポートへの流体の流量を制御する制御弁であって、前記主弁体に形成された制御弁座と前記ピストンの該主弁体側に突設されたニードル弁とで構成された制御弁と、を備え、前記主弁体を付勢する手段は一部材で形成された前記主弁体付勢手段のみであり、前記制御弁による流量の制御時に、前記第１ポートに導通される前記主弁体室と前記第２ポートとの差圧により前記主弁体付勢手段の付勢力に抗して前記主弁体の着座状態を保持し、前記制御弁を開放することにより前記主弁体室と第２ポートとの差圧を減少させ、前記主弁体付勢手段の付勢力により前記主弁体を離座させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２の流量制御弁は、請求項１の構成を備え、前記主弁体付勢手段が、前記ピストンの主弁体側に一端が固定されるとともに該主弁体に他端が固定されたコイルバネであることを特徴とする。
本発明の請求項３の流量制御弁は、請求項１または２の構成を備え、前記主弁体付勢手段は、前記主弁体室内に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４の流量制御弁の制御装置は、請求項１乃至３のいずれか一項の流量制御弁を制御する流量制御弁の制御装置であって、前記差圧を前記主弁体が着座するような範囲内に保持して、前記制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５の流量制御弁の制御装置は、請求項１乃至３のいずれか一項の流量制御弁が室内熱交換器を構成する第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられた空気調和機を制御する流量制御弁の制御装置であって、前記差圧を前記主弁体が着座するような範囲内に保持して、前記制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項１の流量制御弁において、主弁体駆動手段は、主弁体付勢手段の付勢力に抗して主弁体を第２ポートに着座させ、これにより、弁室と第２ポートが隔絶される。第１ポートに導通される主弁体室と第２ポートとの差圧により主弁体の着座状態を保持しながら、制御弁により流量が制御される。また、制御弁を開放することにより主弁体室と第２ポートとの差圧を減少させ、主弁体付勢手段の付勢力により主弁体を離座させ、これにより第１ポートと第２ポートが導通する。
【００１３】
したがって、空気調和機の室内熱交換器を構成する第１熱交換器と第２熱交換器との間に膨張弁として該流量制御弁を設け、第１ポートを高圧側、第２ポートを低圧側に接続し、主弁体の離座状態で冷房運転や暖房運転等を行い、主弁体の着座状態で除湿運転を行い、この除湿運転モード時に制御弁により冷媒の流量を制御できる。そして、主弁体を、主弁体駆動手段で着座させることができ、制御弁の開放により離座させることができるので、圧縮機を停止することなく除湿運転モードと冷房運転モードとを切り換えることができる。
【００１４】
また、電気的駆動手段でピストンを移動して、このピストンにより主弁体を押圧して該主弁体を主弁座に着座させることができる。さらに、制御弁が主弁体に形成された制御弁座とピストンに突設されたニードル弁とで構成されているので、この制御弁を上記電気的駆動手段で制御できる。したがって、一つの電気的駆動手段により、除湿運転モードと冷房運転モードの切り換えと、除湿運転モード時の冷媒の流量の制御とを行うことができ、制御が容易になる。
【００１５】
本発明の請求項２または３の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られる。
【００１７】
本発明の請求項４の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、除湿運転モード時の冷媒の流量の制御を好適に行うことができる。
【００１８】
本発明の請求項５の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１乃至３のいずれか一項と同様な作用効果が得られるとともに、圧縮機の信頼性が向上し、省エネ、省資源に優れた空気調和機を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による流量制御弁及び流量制御弁の制御装置の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図３は本発明の流量制御弁及び流量制御弁の制御装置を適用した実施形態に係る空気調和機の一例を示すブロック図であり、この実施形態の空気調和機は室内ユニット（図の一点鎖線の内側）と室外ユニット（図の一点鎖線の外側）とによるヒートポンプ式の冷凍サイクルにおいて構成されている。図中４は圧縮機、後述する９Ａは室内ユニットに搭載された室内熱交換器、９Ｂは室外ユニットに搭載された室外熱交換器、１０Ａは第１絞り装置、２００はアキュムレータ、１００は四方弁を構成する例えばロータリ式の流路切換弁である。
【００２１】
圧縮機４の吐出口は流路切換弁１００に接続され、圧縮機４の吸入口はアキュムレータ２００を介して流路切換弁１００に接続されている。また、流路切換弁１００は熱交換器用導管を介して室内熱交換器９Ａと室外熱交換器９Ｂとに接続され、第１絞り装置１０Ａは室内熱交換器９Ａと室外熱交換器９Ｂとの間に介設されている。これにより、圧縮機４、流路切換弁１００、アキュムレータ２００、室内熱交換器９Ａ、室外熱交換器９Ｂ、及び、絞り装置１０Ａはヒートポンプ式の冷凍サイクルＡを構成している。
【００２２】
また、室内熱交換器９Ａは、第１絞り装置１０Ａ側に接続された第１熱交換器９Ａ１、流路切換弁１００側に接続された第２熱交換器９Ａ２、および、第１熱交換器９Ａ１と第２熱交換器９Ａ２との間に介設された膨張弁としての第２絞り装置９Ａ３とで構成されている。この第２絞り装置９Ａ３が本発明に係る一実施形態の流量制御弁であり、その詳細については後述する。
【００２３】
なお、冷凍サイクルＡの流路は流路切換弁１００の流路モードに応じて２通りの流路に切り換えられるが、この流路切換弁１００の流路モードを「冷房モード」および「暖房モード」とする。また、冷房モード時は冷房運転、除湿運転、除霜運転を行い、暖房モード時は暖房運転を行う。
【００２４】
圧縮機４は冷媒を圧縮し、この圧縮された冷媒は流路切換弁１００に流入されるが、この流路切換弁１００は運転モードに応じて流路モードが切り換えられ、圧縮機４からの冷媒は流路切換弁１００で選択的に切り換えられた流路に応じて室内熱交換器９Ａまたは室外熱交換器９Ｂに流入される。
【００２５】
すなわち、暖房モードでは、図に実線の矢印で示したように、圧縮された冷媒は流路切換弁１００から室内熱交換器９Ａに流入され、室内熱交換器９Ａから流出された冷媒液は第１絞り装置１０Ａを介して室外熱交換器９Ｂに流入される。そして、室外熱交換器９Ｂから流出された冷媒は流路切換弁１００及びアキュムレータ２００を介して圧縮機４に流入される。一方、冷房モードでは、図に破線の矢印で示したように、圧縮機４で圧縮された冷媒は流路切換弁１００から室外熱交換器９Ｂ、第１絞り装置１０Ａ、室内熱交換器９Ａ、流路切換弁１００、アキュムレータ２００、そして、圧縮機４の順に循環される。
【００２６】
ここで、室内熱交換器９Ａの第２絞り装置（流量制御弁）９Ａ３は、除湿運転モード以外の運転モードのときは後述の主弁体が主弁座から離間して全開とされ、第１熱交換器９Ａ１と第２熱交換器９Ａ２とが実質的に一体となって室内熱交換機９Ａの機能を果たす。これにより、暖房モードでは、室内熱交換器９Ａは凝縮器として機能し、室外熱交換器９Ｂは蒸発器として機能し、室内の暖房がなされる。また、除湿運転モード以外の冷房モードでは、室外熱交換器９Ｂが凝縮器として機能し、室内熱交換器９Ａが蒸発器として機能し、室内の冷房等がなされる。
【００２７】
一方、除湿運転モードのときは、第２絞り装置９Ａ３は後述の主弁体が主弁座に着座するとともに該主弁体に設けられた制御弁により冷媒を絞る機能を果たす。そして、この時の流路モードが冷房モードであることから、上流側（高圧側）の第１熱交換器９Ａ１が凝縮器として機能し、下流側（低圧側）の第２熱交換器９Ａ２が蒸発器として機能する。すなわち、凝縮器による加熱と、蒸発器による冷却・除湿により、室内の温度を下げずに湿度を下げることができる。
【００２８】
なお、暖房運転、冷房運転、除霜運転は従来公知の制御でもよいので、以下の説明では、除湿運転モードについて主に説明する。
【００２９】
室内ユニットには室内熱交換器９Ａを通過する空気を送風するためのクロスフローファン９１Ａが設けられており、このクロスフローファン９１Ａを回転する熱交換器モータ３０１は、マイクロコンピュータ等で構成された室内制御部３００の制御によりドライバＣ７を介して回転制御が行われる。これにより、室内熱交換器９Ａの熱交換能力が制御される。また、室内温度Ｔａは温度センサ３０２によって検出され、室内熱交換器９Ａの温度Ｔｃは温度センサ３０３によって検出される。なお、赤外線式等のリモコン５００の信号を受信部３０４で受信することにより、室内制御部３００の運転の切換えや設定等がリモコン操作でも可能となっている。
【００３０】
また、室内制御部３００は、第２絞り装置駆動部としてのドライバＣ１１に対して制御信号を出力し、ドライバＣ１１から第２絞り装置９Ａ３に対するパルス信号の供給を制御する。なお、第２絞り装置９Ａ３は後述のステッピングモータ３１１備えており、ドライバＣ１１からのパルス信号に応じてステッピングモータ３１１の回動角が制御され、第２絞り装置９Ａ３の全開状態と閉状態の切換制御、冷媒の流量制御が行われる。
【００３１】
室外ユニットには室外熱交換器９Ｂを通過する空気を送風するためのファン９１Ｂが設けられており、このファン９１Ｂを回転する熱交換器モータ４０１は、マイクロコンピュータ等で構成された室外制御部４００の制御によりドライバＣ８を介して回転制御が行われる。これにより、室外熱交換器９Ｂの熱交換能力が制御される。また、外気温度Ｔａ´は温度センサ４０２によって検出され、室外熱交換器９Ｂの温度Ｔｃ´は温度センサ４０３によって検出される。また、室外制御部４００はドライバＣ６を介して第１絞り装置駆動源としてのステッピングモータ４０４を駆動し、第１絞り装置１０Ａの絞りの開度を制御する。さらに、室外制御部４００は、圧縮機４の吐出部温度Ｔｄを温度センサ４０５で検出するとともに、後述説明するインバータモジュールＣ９からの三相電力により圧縮機４を駆動制御する。
【００３２】
また、室外制御部４００は、流路切換弁駆動部としてのドライバＣ１０に対して制御信号を出力し、ドライバＣ１０から流路切換弁１００の電磁コイル１０１に供給する電力を制御する。なお、流路切換弁１００は電磁コイル１０１に供給される電力に応じて流路を切り換える。
【００３３】
図４は室内制御部３００と室外制御部４００の主に電気系統を示すブロック図である。室内制御部３００は主電源をオン／オフするパワースイッチ３１０を内蔵しており、このパワースイッチ３１０を介して１００Ｖ等の単相交流がＡＣ／ＤＣコンバータ３２０に供給され、ＡＣ／ＤＣコンバータ３２０で各種所定の直流電圧に変換され、マイコン３３０等に供給される。なお、マイコン３３０にはＥＥＰＲＯＭ３４０が接続されている。また、パワースイッチ３１０を介して供給される１００Ｖの単相交流は電源供給線２２０，２２１を介して室外制御部４００にも供給される。
【００３４】
室外制御部４００では、供給される交流をノイズフィルタ４１０にかけた後、コンバータ４２０で整流して平滑コンデンサ４３０で平滑し、所定の直流電圧が生成される。前記生成された直流による電流は、シャント抵抗４４０を介してインバータモジュールＣ９に供給される。そして、インバータモジュールＣ９により三相電力が生成され圧縮機４に供給される。一方、平滑コンデンサ４３０の出力はＤＣ／ＤＣコンバータ４６０により、所定の内部直流電圧に変換され、マイコン４７０等に供給される。そして、マイコン４７０はインバータモジュールＣ９にドライブ信号を出力することにより、圧縮機４を運転制御する。この圧縮機４が冷媒を圧縮する能力はドライブ信号の周波数（Ｈｚ）によって制御され、周波数（Ｈｚ）が高い程、圧縮能力が高くなる。例えば、３０Ｈｚと１０Ｈｚとでは３０Ｈｚのときのほうが１０Ｈｚのときより冷媒の圧力が高くなる。なお、マイコン４７０にはＥＥＰＲＯＭ４８０および電圧検出器４９０が接続されており、このＥＥＰＲＯＭ４８０には、冷凍サイクルＡの停止時の切り換え位置に対応した流路切換弁の主弁体の位置の位置データが記憶される。また、マイコン４７０は通信線２１０を介して室内制御部３００のマイコン３３０とシリアル通信を行ってデータの授受を行う。
【００３５】
図５は本発明の空気調和機の制御装置の一実施形態の原理的ブロック図であり、この原理的ブロック図の各要素は図３及び図４の各要素や各要素の組合せに対応している。なお、冷凍サイクルＡにおいて図３と同じ要素には同符号を付記してある。図５に一点鎖線で示した制御装置Ｃは、室内制御部３００及び室外制御部４００に対応しており、この制御装置Ｃの処理部（制御部）Ｃ１は室内制御部３００のマイコン３３０及び室外制御部４００のマイコン４７０に対応している。また、入力部Ｃ２は室内ユニットの受信部３０４、あるいは図示しないマニュアルスイッチに対応し、検出部Ｃ３は、温度センサ３０２、３０３、４０２、４０３、４０５、あるいは図示しないが、圧力検出手段、流量検出手段、周波数検出手段などに対応している。さらに、停電検出部Ｃ４は室外制御部４００の電圧検出器４９０に対応し、半固定記憶部Ｃ５は室内制御部３００のＥＥＰＲＯＭ３４０および室外制御部４００のＥＥＰＲＯＭ４８０に対応している。
【００３６】
第１絞り装置駆動部Ｃ６はドライバＣ６であり、第１絞り装置駆動源４０４はステッピングモータ４０４である。第２絞り装置駆動部Ｃ１１はドライバＣ１１であり、第２絞り装置駆動源３１１はステッピングモータ３１１である。室内ファン駆動部Ｃ７はドライバＣ７であり、室内ファン駆動源３０１は熱交換器モータ３０１である。室外ファン駆動部Ｃ８はドライバＣ８であり、室外ファン駆動源４０１は熱交換器モータ４０１である。流路切換弁駆動部Ｃ１０は、ドライバＣ１０であり、流路切換弁駆動源１０１は電磁コイル１０１である。圧縮機駆動部Ｃ９はインバータモジュールＣ９であり、圧縮機動力源４５０は圧縮機モータである。
【００３７】
次に、実施形態における第２絞り装置（流量制御弁）９Ａ３の構造と具体的な動作について説明する。
【００３８】
図１及び図２は実施形態における第２絞り装置９Ａ３の断面図であり、図１は開状態、図２は閉状態を示している。この流体制御弁は弁本体１を備え、弁本体１には弁室１ａが形成されている。弁室１ａにはその側面に開口する第１ポート１ｂと下面に開口する第２ポート１ｃが形成され、第２ポート１ｃの弁室１ａ側端部には主弁座１ｄが形成されている。第１ポート１ｂには一次継手２１が接続され、第２ポート１ｃには二次継手２２が接続されており、一次継手２１は、除湿運転モード（冷房モード）時に高圧側となる第１熱交換器９Ａ１に接続され、二次継手２２は低圧側となる第２熱交換器９Ａ２に接続される。
【００３９】
弁本体１の第２ポート１ｃと反対側には、弁室１ａから上端に開口するシリンダ１ｅが形成されており、このシリンダ１ｅ内には主弁体２及びピストン３が摺動自在に配設されている。
【００４０】
主弁体２は円筒形状をしており、その内部には下端からピストン３側に円錐台状に突出した隔壁を有し、この隔壁の上端部に制御弁座２ａが形成されている。また、主弁体２の下端にテーパー面２ｂが形成され、このテーパー面２ｂが主弁座１ｄに当接する。さらに、主弁体２の側面にはその内部の主弁体室２ｄに導通する「導通手段」としてのブリードホール２ｃが形成されている。
【００４１】
ピストン３の下端中央にはニードル弁４が取り付けられており、ニードル弁４は、その先端が主弁体２の制御弁座２ａの内周より小さな径とされ、付け根側が制御弁座２ａの内周より大きな径とされている。また、ニードル弁４の外周には、「主弁体付勢手段」としてのコイルバネ５が配設されており、このコイルバネ５の上端はピストン３の下端に固定され、コイルバネ５の下端は主弁体２の内周底部に固定されている。これにより、主弁体２はピストン３側に付勢されている。
【００４２】
弁本体２の上方には薄板製の円筒体からなるケース６が取り付けられ、このケース６の下部開口部と弁本体１とは蓋７によって封鎖されている。ケース６の内部には、マグネット製のローター８、雄ネジ９ａを有するシャフト９、バネ受け１０、コイルバネ１１が配設されている。ローター８はシャフト９に取り付けられ、シャフト９の上端はバネ受け１０により摺動自在に軸支されて、ローター８の上部とバネ受け１０との間にコイルバネ１１が介装されている。
【００４３】
バネ受け１０は、ケース６の頂壁部中心を外側に突出して形成された凹部６ａにその先端突出部を回転可能に支持され、シャフト９の下端は、弁本体１の上端部に形成された軸受け１ｆに軸支されている。これにより、ローター８及びシャフト９はケース６内で回転可能になっている。また、コイルバネ１１により、シャフト９の振動吸収が行われる構成になっている。そして、ケース６の外周に固着されたステータ１２内にはコイル１２ａが巻回された配設されており、このコイル１２ａ、ローター８及びシャフト９により「主弁体駆動手段」としてのステッピングモータ３１１が構成されている。なお、ステータ１２とコイル１２ａは一部図示を省略してある。
【００４４】
ピストン３は中空部を有する円柱形状をしており、この中空部上方には、シャフト９の雄ネジ９ａに螺合する雌ネジ３ａが取り付けられている。また、シリンダ１ｅの上端部には、ピストン３の回転を止めながら該ピストン３をその軸方向（シャフト４の軸方向）に往復移動可能に案内するガイド部１ｇが設けられている。また、軸受け１ｆの下端にはニードル弁４の上端が当接する板バネ１ｈが配設されている。そして、図１の状態でステッピングモータ３１１を正回転するとピストン３は下降して図２の状態になり、図２の状態でステッピングモータ３１１を逆回転するとピストン３は上昇して図１の状態になる。
【００４５】
以上の構成により、実施形態の第２絞り装置９Ａ３は次のように動作する。まず図１の状態では、ニードル弁４は板バネ１ｈを介して軸受け１ｆをストッパとして第１箇所で停止している。このとき主弁体２はコイルバネ５の引っ張り力（付勢力）によりピストン３と一体になっている。すなわち、主弁体２は主弁座１ｄから離間して当該第２絞り装置９Ａ３が全開とされ、除湿運転モード以外の運転モードとなっている。
【００４６】
次に、除湿運転モードへの切り換え時には、ステッピングモータ３１１が正回転されるので、ピストン３及び主弁体２が下降して図２の第２箇所に停止する。このとき冷凍サイクルＡは冷房モードであり、第１ポート１ｂが高圧側、第２ポート１ｃが低圧側になっている。したがって、図２のように主弁体２が主弁座１ｄに接する（あるいは近づく）と、第１ポート１ｂの冷媒が導通手段としてのブリードホール２ｃを介して主弁体２の上部の主弁体室２ｄに流入し、この主弁体室２ｄと第２ポート１ｃとの間に差圧が生じる。したがって、主弁体２は主弁座１ｄに押し付けられて着座する。
【００４７】
なお、この主弁体２を押し付ける力は主弁体室２ｄ（略第１ポート１ｂ）と第２ポート１ｃとの圧力差とコイルバネ５の引っ張り力によって決まり、主弁体２の制御弁座２ａとニードル弁４との隙間の断面積がブリードホール２ｃの断面積より小さいほど押し付ける力（差圧）は大きくなる。また、主弁体２を押し付ける力がコイルバネ５の付勢力（引っ張り力）より大きくなるように、当該コイルバネ５の強度と、ニードル形状が設定されている。
【００４８】
このように、主弁体２は差圧により主弁座１ｄに着座した状態を保持するので、ステッピングモータ３１１によりピストン３（すなわちニードル弁４）を上下動することにより、制御弁座２ａとニードル弁４で構成される制御弁の開度が変化し、除湿運転モード時の冷媒の流量を制御することができる。
【００４９】
次に、除湿運転モードから冷房運転モードに切り換える場合、ステッピングモータ３１１を逆回転（フル回転）してピストン３を図１の第１箇所に移動する。これにより、ニードル弁４が制御弁座２ａを開放するので、主弁体室２ｄの圧力と第２ポート１ｃの圧力との差圧が減少し、差圧による力がコイルバネ５の付勢力より小さくなるため、主弁体２は主弁座１ｄから離間して図１の状態となる。すなわち、第１ポート１ｂと第２ポート１ｃが完全に導通して冷凍サイクルＡは冷房モード（あるいは暖房モード等）になる。
【００５０】
以上のように、冷凍サイクルＡに冷媒を循環させた状態でも、ステッピングモータ３１１の駆動により第２絞り装置９Ａ３の切り換え制御を行うことができるので、圧縮機４を停止する必要がない。また、除湿運転モード時にも、制御弁座２ａとニードル弁４で構成される制御弁により、冷媒の流量を制御することができる。
【００５１】
次に、実施形態の流量制御弁の制御装置の制御動作をフローチャートに基づいて説明する。図６は冷房運転モードと除湿運転モードとの切り換えを行う処理のフローチャート、図７は暖房運転モードと除湿運転モードとの切り換えを行う処理のフローチャートであり、これらの処理は空気調和機における処理の一部である。
【００５２】
図６の場合、まず、ステップＳ１で冷房運転制御処理を行ながら、ステップＳ２で除湿運転要求があるかを監視し、除湿運転要求があれば、ステップＳ３で第１絞り装置１０Ａを全開とし、ステップＳ４でステッピングモータ３１１を正回転して主弁体２を主弁座１ｄに着座させ、第２絞り装置９Ａ３を閉める。次に、ステップＳ５で、設定雰囲気に達するように制御弁（制御弁座２ａとニードル弁４）の開度を制御し、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、冷房運転要求があったかを判定し、冷房運転要求がなければステップＳ７で暖房運転要求があったかを判定し、暖房運転要求がなければステップＳ５に戻る。ステップＳ６で冷房運転要求があれば、ステップＳ８で、ステッピングモータ３１１を逆回転して主弁体２を主弁座１ｄから離間させ、第２絞り装置９Ａ３を開ける。そして、ステップＳ９で第１絞り装置１０Ａを冷房運転モード時の所定の開度に戻し、ステップＳ１に戻る。
【００５３】
ステップＳ７で暖房運転要求があれば図７の処理に進み、ステップＳ１０で流路切換弁１００を駆動して冷凍サイクルＡを暖房モードとし、ステップＳ１１でステッピングモータ３１１を逆回転して主弁体２を主弁座１ｄから離間させ、第２絞り装置９Ａ３を開ける。次に、ステップＳ１２で第１絞り装置１０Ａを暖房運転モード時の所定の開度に戻し、ステップＳ１３で暖房転制御処理を行ながら、ステップＳ１４で除湿運転要求があるかを監視し、除湿運転要求があれば、ステップＳ１５に進む。
【００５４】
ステップＳ１５では、流路切換弁１００を駆動して冷凍サイクルＡを冷房モードとし、ステップＳ１６で第１絞り装置１０Ａを全開とし、ステップＳ１７でステッピングモータ３１１を正回転して主弁体２を主弁座１ｄに着座させ、第２絞り装置９Ａ３を閉める。次に、ステップＳ１８で、設定雰囲気に達するように制御弁（制御弁座２ａとニードル弁４）の開度を制御し、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、冷房運転要求があったかを判定し、冷房運転要求がなければステップＳ２０で暖房運転要求があったかを判定し、暖房運転要求がなければステップＳ１８に戻り、暖房運転要求があればステップＳ１０に戻る。また、ステップＳ１９で冷房運転要求があれば、図６のステップＳ８に進む。
【００５５】
以上の実施形態では、第１ポートと主弁体室２ｄとを導通する導通手段として、主弁体２にブリードホール２ｃを形成した例について説明したが、この導通手段としては他の手段でもよい。例えば図２において主弁体２とシリンダ１ｅとの間に僅かに隙間ができるようにし、この隙間を介して第１ポート１ｂと主弁体室２ｄとを導通するようにしてもよい。
【００５６】
また、実施形態では冷暖房を行う空気調和機について説明したが、冷房専用式の空気調和機であってもよい。この場合、図６のステップＳ７の判定は常にＮＯとなることはいうまでもない。
【００５７】
また、以上の実施形態では本発明の流量制御弁を空気調和機の膨張弁として利用した好適な例について説明したが、本発明における流量制御弁は他の用途に利用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の請求項１の流量制御弁によれば、主弁体を、主弁体駆動手段で着座させることができ、制御弁の開放により離座させることができるので、空気調和機の絞り装置（膨張弁）に適用した場合、圧縮機を停止することなく除湿運転モードと冷房運転モードとを切り換えることができ、圧縮機の信頼性を向上させるとともに、省エネ、省資源に優れたものとなる。
【００５９】
また、一つの電気的駆動手段により、除湿運転モードと冷房運転モードの切り換えと、除湿運転モード時の冷媒の流量の制御とを行うことができ、制御が容易になる。
【００６０】
本発明の請求項２または３の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１と同様な効果が得られる。
【００６２】
本発明の請求項４の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、除湿運転モード時の冷媒の流量の制御を好適に行うことができる。
【００６３】
本発明の請求項５の流量制御弁の制御装置によれば、請求項１乃至３のいずれか一項と同様な効果が得られるとともに、圧縮機の信頼性が向上し、省エネ、省資源に優れた空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における第２絞り装置の開状態の断面図である。
【図２】本発明の実施形態における第２絞り装置の閉状態の断面図である。
【図３】実施形態における空気調和機の一例を示すブロック図である。
【図４】実施形態における室内制御部と室外制御部の主に電気系統を示すブロック図である。
【図５】実施形態における空気調和機の制御装置の一実施形態の原理的ブロック図である。
【図６】実施形態における冷房運転モードと除湿運転モードとの切り換えを行う処理のフローチャートである。
【図７】実施形態における暖房運転モードと除湿運転モードとの切り換えを行う処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１弁本体
１ａ弁室
１ｂ第１ポート
１ｃ第２ポート
１ｄ主弁座
１ｅシリンダ
２主弁体
２ａ制御弁座
２ｃブリードホール（導通手段）
２ｄ主弁体室
３ピストン
４ニードル弁
５コイルバネ（主弁体付勢手段）
８ローター
９シャフト９
１２ステータ
１２ａコイル
９Ａ室内熱交換器
９Ａ１第１熱交換器
９Ａ２第２熱交換器
９Ａ３第２絞り装置（流量制御弁）
１０Ａ第１絞り装置
３１１第２絞り装置駆動源（ステッピングモータ）
Ｃ制御装置
Ｃ１処理部

Claims

第１ポートと第２ポートとが形成された弁室内に出没可能に設けられ、前記第２ポートの主弁座に着座／離間する主弁体と、
前記主弁体を前記主弁座から離間するように付勢する主弁体付勢手段と、
前記主弁体を前記第２ポートの主弁座に着座させる主弁体駆動手段であって、前記主弁体の着座／離間方向に移動可能に配設されたピストンと該ピストンを移動するステッピングモータとからなる主弁体駆動手段と、
前記主弁体の前記第２ポートと反対側に形成された主弁体室と前記第１ポートとを導通する導通手段と、
前記主弁体に設けられ、前記主弁体室から前記第２ポートへの流体の流量を制御する制御弁であって、前記主弁体に形成された制御弁座と前記ピストンの該主弁体側に突設されたニードル弁とで構成された制御弁と、
を備え、
前記主弁体を付勢する手段は一部材で形成された前記主弁体付勢手段のみであり、
前記制御弁による流量の制御時に、前記第１ポートに導通される前記主弁体室と前記第２ポートとの差圧により前記主弁体付勢手段の付勢力に抗して前記主弁体の着座状態を保持し、
前記制御弁を開放することにより前記主弁体室と第２ポートとの差圧を減少させ、前記主弁体付勢手段の付勢力により前記主弁体を離座させるようにしたことを特徴とする流量制御弁。
前記主弁体付勢手段が、前記ピストンの主弁体側に一端が固定されるとともに該主弁体に他端が固定されたコイルバネであることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
前記主弁体付勢手段は、前記主弁体室内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流量制御弁。
請求項１乃至３のいずれか一項の流量制御弁を制御する流量制御弁の制御装置であって、
前記差圧を前記主弁体が着座するような範囲内に保持して、前記制御弁の開度を制御することを特徴とする流量制御弁の制御装置。
請求項１乃至３のいずれか一項の流量制御弁が室内熱交換器を構成する第１熱交換器と第２熱交換器との間に設けられた空気調和機を制御する流量制御弁の制御装置であって、
前記差圧を前記主弁体が着座するような範囲内に保持して、前記制御弁の開度を制御することを特徴とする流量制御弁の制御装置。