JPH0332945Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はヒートポンプ回路に使用する電動膨
張弁に関するもので、特に膨張機能の非使用時に
弁本体内の流路を全開することのできる電動膨張
弁に係る。

（従来の技術） 従来より、空気調和機において冷房と暖房との
両機能を発揮させようとする場合には、例えば
「密閉形冷凍機」川平睦義著 社団法人日本冷凍
協会 昭和56年７月30日発行の第286頁に記載さ
れているような回路が使用されている。この回路
を模式的に第６図に示すが、図のようにこの回路
は、圧縮機１から送出された冷媒の流れ方向を四
方切換弁２で制御し、冷房時には破線で示すよう
に、室外熱交換器３から冷房用膨張弁４及び室内
熱交換器５を経由して圧縮機１へと戻すサイクル
を採用し、一方暖房時には実線で示すように上記
とは逆に、室内熱交換器５から暖房用膨張弁６及
び室外熱交換器３を経由して圧縮機１に戻すサイ
クルを採用するものである。そして冷房時には暖
房用膨張弁６が、また暖房時には冷房用膨張弁４
がそれぞれ冷媒の流れの障害となることから、両
膨張弁４，６には、バイパス通路７，８が設けら
れ、このバイパス通路７，８には、冷媒を一方向
にのみ通過させるためのチエツク弁９，１０がそ
れぞれ介設されている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで上記した装置においては、各膨張弁
４，６にチエツク弁９，１０を有するバイパス通
路７，８を接続する必要のあることから、その配
管構成が複雑となり、またそのためコストアツプ
を招くという欠点がある。

そこで膨張弁に次の２つの機能、すなわち膨張
弁としての機能が必要な時には通常の膨張弁とし
て作動し、一方膨張弁としての機能が不要な時に
はその内部の流路を全開にして冷媒を自由に通過
させる機能を持たせて、上記バイパス通路７，８
とチエツク弁９，１０の設置を省略することが考
えられる。

そこでこの対策として、膨張弁のストロークを
大きくし、弁体が弁座に近接した位置に存する際
に絞り制御を行い、弁体を弁座から大きく離反さ
せた際に流路を全開するような構造を採用するこ
とが考えられる訳であるが、この場合には弁全体
が大形化し、高価なものになつてしまうという不
具合が生じる。また弁座の口径を大きくして全開
機能を持たせることも考れられる訳ではあるが、
ごの場合、弁体のストロークに僅かな変動によつ
て、弁の開口面積が大幅に変化してしまうため
に、精密な絞り制御を行い得ないという欠点が生
じることとなる。

この考案は上記した従来の欠点を解決するため
になされたものであつて、その目的は、従来使用
していたバイパス通路やチエツク弁を不要にでき
るため、配管構成を簡素で、かつ安価にでき、し
かも膨張弁自体もコンパクトで、また従来同様に
精密な制御を行うことのできる全開機能付き電動
膨張弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの考案の全開機能付き電動膨張弁にお
いては、実施例に対応する第１図に示すように、
圧縮機１、熱源側熱交換器３、利用側熱交換器５
を冷媒配管にて接続し、熱源側熱交換器３を凝縮
器として機能させると共に利用側熱交換器５を蒸
発器として機能させる冷却サイクルと、熱源側熱
交換器３を蒸発器として機能させると共に利用側
熱交換器５を凝縮器として機能させる加熱サイク
ルとを切換可能に構成して成るヒートポンプ回路
において、上記熱源側熱交換器３と利用側熱交換
器５とを接続する液管に、上記加熱サイクル用の
減圧器６と共に介設されるようになつている。こ
のものにおいては、熱源側熱交換器３側に接続さ
れる第１通路１５と、利用側熱交換器５側に接続
される第２通路１６とを弁本体１４に設け、両通
路１５，１６を弁本体１４内に穿設した第１流路
１７を介して連通させると共に、上記第１流路１
７には第１弁座２０を設け、また上記弁本体１４
内には上記第１弁座２０に当接、離反して上記第
１流路１７を開閉するための第１弁体１８を摺動
自在に配置すると共に、この第１弁体１８を付勢
手段２１によつて上記第１弁座２０方向に付勢し
てある。そして上記第１弁体１８の内部には、上
記第１通路１５と第２通路１６とを連通させる第
２流路２４を穿設し、この第２流路２４には第２
弁座２７を設ける一方、上記第１弁体１８内には
上記第２弁座２７に当接、離反して上記第２流路
２４を開閉するための第２弁体２５を摺動自在に
配置し、また上記弁本体１４に上記第２弁体２５
を駆動するための電気的駆動機構３０を装着して
ある。

さらに冷却サイクルにおいては、上記第１弁体
１８で第１流路１７を閉じた状態で上記電気的駆
動機構３０によつて第２弁体２５を移動させて膨
張作用を行う一方、加熱サイクルにおいては、上
記電気的駆動機構３０で第２弁体２５を開弁方向
に移動させ、第２通路１６に作用する高圧液冷媒
の力でもつて上記第１弁体１８が第１弁座２０か
ら離反し得るように上記付勢手段２１の力を設定
している。

（作用） 上記電動膨張弁は膨張作用をするとき（第１図
においては冷房運転時）には、第１弁体１８は、
付勢手段２１によつて第１弁座２０の方向に付勢
されており、また第１通路１５内の高圧液冷媒に
よつてこれと同方向に押圧されているので、第１
図のように、閉弁状態となつている。したがつて
電気的駆動機構３０によつて第２弁体２５を駆動
して開弁状態にすると、高圧液冷媒は第１通路１
５から第２流路２４を経由して第２通路１６へと
流れることになり、第２流路２４の開度を調整す
ることにより、所定の減圧機能を奏することとな
る。一方全開の必要なとき（第２図においては暖
房運転時）には、上記駆動機構３０によつて第２
弁体２５を全開状態とする。そうすると第２通路
１６内の高圧液冷媒は、第２図に示すように、上
記第１弁体１８を押し開き、第１通路１５へと流
れることになる。このとき第１弁体１８の開弁に
よつて開放される第１流路１７の流路面積が大き
いので、この電動膨張弁１３の前後の圧力差はほ
とんど生じず、冷媒はこの電動膨張弁１３内を自
由に通過し得ることになる。

（実施例） 次にこの考案の全開機能付き電動膨張弁の具体
的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説
明する。

第１図及び第２図にはこの考案の第１実施例を
示すが、これは図のように、一台の室外ユニツト
１１に複数台の室内ユニツト１２・・１２を接続
し、室内の冷暖房を行う空気調和機を例として示
している。なお各室内ユニツト１２・・１２の構
造は同一であるため、図には便宜上、一台の室内
ユニツト１２のみを示す。上記室外ユニツト１１
は、上記した従来のものと同様なもので、圧縮機
１、四方切換弁２、室外熱交換器３、暖房用膨張
弁６、バイパス通路８、チエツク弁１０を有して
いる。また室内ユニツト１２は、室内熱交換器５
と、この考案の特徴たる全開機能付き電動膨張弁
１３とを有している。

上記電動膨張弁１３は、弁本体１４を有してお
り、この弁本体１４には、膨張作用をするとき
（この実施例では冷房運転時）に高圧液冷媒の入
口となり全開となるとき（この実施例では暖房運
転時）に高圧液冷媒の出口となる第１通路１５
と、膨張作用をするとき（この実施例では冷房運
転時）に低圧液冷媒の出口となり全開となるとき
（この実施例では暖房運転時）に高圧液冷媒の入
口となる第２通路１６とが穿設されている。そし
て上記両通路１５，１６は、図のように、上記第
１通路１５から、弁本体１４の内方へと延びると
共にその軸心部へと至り、次いで弁本体１４の軸
心に沿つて下方へと延びる第１流路１７によつて
互いに連通している。また上記弁本体１４の軸心
部には、筒状の第１弁体１８が摺動自在に配置さ
れており、その先端部に形成した弁１９を、上記
第１流路１７に設けた第１弁座２０に当接、離反
させることにより、上記第１流路１７を開閉し得
るようなされている。なおこの第１弁体１８は、
弁本体１４内に配置された付勢手段、例えばバネ
力の比較的弱いバネ２１によつて、常時第１弁座
２０の方向へと付勢されている。また上記第１弁
体１８には、その内部と連通する径方向への貫通
孔２２と、その先端部に位置する軸方向への小孔
２３とがそれぞれ形成されている。つまり、これ
ら貫通孔２２、第１弁体１８の内部及び小孔２３
によつて第２流路２４が構成され、この第２流路
２４によつても、上記第１通路１５と第２通路１
６とが連通している訳である。そして上記第１弁
体１８の内部には、第２弁体２５が摺動自在に配
置されており、その先端部に形成した弁２６を、
上記第２流路２４の小孔２３部分に設けた第２弁
座２７に当接、離反させることにより、上記第２
流路２４を開閉し得るようなされている。なお上
記弁本体１４の上部には、筒状のケース２８が固
着されると共に、該ケース２９の上端部はキヤツ
プ２９にて密閉されている。

そして上記第２弁体２５は、電気的駆動機構３
０によつて上下に駆動されるようなされているの
で、以下にその駆動機構３０について説明する。
この駆動機構３０は、上記ケース２８の外周部に
装着されたコイル３１と、上記ケース２８の内部
に配置されたロータ３２とを有しており、上記ロ
ータの外周部に永久磁石３３が固着され、上記コ
イル３１へのパルス等の電気的入力によつて、上
記磁石３３を介してロータ３２を回転駆動し得る
ようなされている。上記ロータ３２の内周部には
回転ねじ軸受３４が固着されているが、この軸受
３４は、弁本体１４に固着された固定ねじ軸受３
５に螺着されている。つまり上記ロータ３２が回
転した際に、該ロータ３２が上記両軸受３４，３
５に案内され、その回転と共に上下に移動し得る
ようにしてある訳である。一方上記第２弁体２５
の基端部は、上記ロータ３２の軸心部を通つてそ
の上部へと導出されており、その端部近傍には固
定リング３６が取着されている。また上記ロータ
３２と第２弁体２５との間にはバネ３７が介設さ
れており、上記第２弁体２５は上記バネ３７によ
つて先端側、つまり第２弁座２７方向へと付勢さ
れている。この結果、上記ロータ３２が下降した
際には上記第２弁体２５は上記バネ３７を介して
下方へと駆動され、一方上記ロータ３２が上昇し
た際には該ロータ３２の上面が上記第２弁体２５
の固定リング３６に係合し、この部分での係合に
よつて上記第２弁体２５を上昇させることとな
る。なお上記キヤツプ２９の下面には突起３８が
形成されているが、この突起３８は第２弁体２５
の上昇限度を定めるためのものである。

次に上記電動膨張弁の作動状態について説明す
るが、まず冷房運転時の作動状態について説明す
る。このとき上記第１弁体１８は、バネ２１によ
つて第１弁座２０の方向に付勢されており、また
第１通路１５内の高圧液冷媒によつてこれと同方
向に押圧されているので、第１図のように、閉弁
状態となつている。したがつて上記電気的駆動機
構３０によつて第２弁体２５を駆動して弁２６を
第２弁座２７から離反させると、高圧液冷媒は第
１通路１５から第２流路２４を経由して第２通路
１６へと流れることになる。このため、弁２６と
第２弁座２７との間の開度を調整することによ
り、所定の減圧機能を奏することとなる。一方暖
房運転時には、上記駆動機構３０によつて第２弁
体２５を全開状態とする。そうすると第２通路１
６内の高圧液冷媒は、第２図に示すように、上記
第１弁体１８をバネ２１に抗して押し開き、第１
通路１５へと流れることになる。このとき上記バ
ネ２１としてはバネ力の弱いものを使用してあ
り、また第１弁体１８の開弁によつて開放される
第１流路１７の流路面積が大きいので、この電動
膨張弁１３の前後の圧力差はほとんど生じず、該
弁１３は全開状態となり、高圧液冷媒はこの膨張
弁１３を通過して暖房用膨張弁６へと供給される
ことになる。また上記のような冷房運転時や暖房
運転時に、特定の室内ユニツト１２の作動を停止
するのは、上記駆動機構３０によつて第２弁体２
５を駆動し、該第２弁体２５を閉止状態とするこ
とにより、該膨張弁１３を全閉し、冷媒の通過を
停止することによつて行うことができる。

以上のように上記電動膨張弁においては、膨張
弁として使用するときには、上記の膨張弁と同一
の機能を奏し、一方これを膨張弁として使用しな
いときには、全開状態となつて冷媒の自由な通過
を許容するので、第６図に示したようなヒートポ
ンプ回路に使用した場合には、バイパス通路７や
チエツク弁９の使用を省略し得ることとなる。し
たがつて配管構成を簡素化することができると共
に、装置全体のコストダウンを図ることが可能と
なる。

殊に、上記実施例のように一台の室外ユニツト
１１で複数台の室内ユニツト１２・・１２を作動
させる空気調和機においては、従来は第５図に示
すように、各室内ユニツト１２に対して、膨張弁
４のほかに、冷房と暖房との切換及び該ユニツト
１２の停止用に３個のチエツク弁３９，４０，４
１と１個の電磁開閉弁４２とを用い、複雑な配管
を行つていたものが、上記のような１個の電動膨
張弁１３を用いるだけでよいことになる。したが
つてこの場合には、配管作業を大幅に簡素化でき
ると共に、コストも大幅に低減でき、さらに部品
点数の減少によつて装置の信頼性も向上すること
ができるという大きな効果が得られる。なお第５
図においては、冷媒の流れを冷房時は破線で、ま
た暖房時は実線でそれぞれ示している。

第３図及び第４図には上記電動膨張弁の変更例
を示す。これは第２弁体２５の駆動機構を変更し
たものであつて、この場合の第２弁体２５は、第
１弁体１８内に配置されると共に、両者１８，２
５間に介設されたバネ４３によつて開弁方向に付
勢されている。一方ロータ３２には棒状の回転ね
じ軸受４４が取着され、その先端部が上記第２弁
体２５の基端部に当接している。すなわちロータ
３２の下降によつて上記第２弁体２５をバネ４３
に抗して下降させて閉弁を行い、逆に上記ロータ
３２の上昇によつて上記バネ４３の力によつて開
弁を行うようにしてあるのである。なお４５は固
定ねじ軸受、４６は第２弁体２５の抜止めリング
であつて、第３図は冷房運転時の状態を、第４図
は暖房運転時の状態をそれぞれ示している。この
実施例における他の部分の構造は上記実施例と同
様であるために、同一部分を同一の符号で示して
その説明を省略するが、この電動膨張弁も上記実
施例と同様な作動をし、そのため同様な効果を奏
することが可能である。

上記においてはいずれも上記電動膨張弁を室内
ユニツト側に使用した実施例を示しているが、特
にこれに限定されるものではなく、例えばこの膨
張弁を室外ユニツト側に使用することはもちろん
可能である。また上記各実施例においては、電気
的駆動機構３０としてモータを用いた例を示した
が、電磁式としてもよい。

（考案の効果） この考案の全開機能付き電動膨張弁は、上記の
ように、膨張弁として使用するときには、従来の
膨張弁と同一の機能を奏し、一方これを膨張弁と
して使用しないときには、高圧液冷媒の力でもつ
て付勢手段の力に抗して全開状態となつて弁内で
の冷媒の自由な通過を許容するようにしてあるの
で、従来のようにバイパス通路やチエツク弁を使
用する必要がなく、そのため配管構成を簡素化す
ることができると共に、装置全体のコストダウン
を図ることが可能となる。しかも膨張弁自体もコ
ンパクトに構成することができ、また従来同様に
精密な絞り制御を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の全開機能付き電動膨張弁の
一実施例の冷房運転状態の縦断面図、第２図はそ
の暖房運転状態の縦断面図、第３図は電動膨張弁
の変更例の冷房運転状態の縦断面図、第４図はそ
の暖房運転状態の縦断面図、第５図は従来例を示
す回路図、第６図は他の従来例を示す回路図であ
る。 １……圧縮機、３……室外熱交換器（熱源側熱
交換器）、５……室内熱交換器（利用側熱交換
器）、６……暖房用膨張弁（減圧器）、１３……電
動膨張弁、１４……弁本体、１５……第１通路、
１６……第２通路、１７……第１流路、１８……
第１弁体、２０……第１弁座、２１……バネ、２
４……第２流路、２５……第２弁体、２７……第
２弁座、３０……電気的駆動機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機１、熱源側熱交換器３、利用側熱交換器
   ５を冷媒配管にて接続し、熱源側熱交換器３を凝
   縮器として機能させると共に利用側熱交換器５を
   蒸発器として機能させる冷却サイクルと、熱源側
   熱交換器３を蒸発器として機能させると共に利用
   側熱交換器５を凝縮器として機能させる加熱サイ
   クルとを切換可能に構成して成るヒートポンプ回
   路において、上記熱源側熱交換器３と利用側熱交
   換器５とを接続する液管に、上記加熱サイクル用
   の減圧器６と共に介設される全開機能付き電動膨
   張弁であつて、熱源側熱交換器３側に接続される
   第１通路１５と、利用側熱交換器５側に接続され
   る第２通路１６とを弁本体１４に設け、両通路１
   ５，１６を弁本体１４内に穿設した第１流路１７
   を介して連通させると共に、上記第１流路１７に
   は第１弁座２０を設け、また上記弁本体１４内に
   は上記第１弁座２０に当接、離反して上記第１流
   路１７を開閉するための第１弁体１８を摺動自在
   に配置すると共に、この第１弁体１８を付勢手段
   ２１によつて上記弁座２０方向に付勢する一方、
   上記第１弁体１８の内部には、上記第１通路１５
   と第２通路１６とを連通させる第２流路２４を穿
   設し、この第２流路２４には第２弁座２７を設
   け、また上記第１弁体１８内には上記第２弁座２
   ７に当接、離反して上記第２流路２４を開閉する
   第２弁体２５を摺動自在に配置し、上記弁本体１
   ４に上記第２弁体２５を駆動するための電気的駆
   動機構３０を装着し、冷却サイクルにおいては、
   上記第１弁体１８で第１流路１７を閉じた状態で
   上記電気的駆動機構３０によつて第２弁体２５を
   移動させて膨張作用を行う一方、加熱サイクルに
   おいては、上記電気的駆動機構３０で第２弁体２
   ５を開弁方向に移動させ、第２通路１６に作用す
   る高圧液冷媒の力でもつて上記第１弁体１８が第
   １弁座２０から離反し得るように上記付勢手段２
   １の力を設定していることを特徴とする全開機能
   付き電動膨張弁。