JPH04227443A - 流体流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮冷凍システム等で
使用されるヒートポンプシステム用の流体流量計測装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮冷凍システムは、冷凍を行うために
閉回路に接続された膨張装置、及び蒸発器から構成され
る。圧縮機からの熱い圧縮された冷媒蒸気は、凝縮器に
入る。ここで、その蒸気の熱が外部熱交換媒体に移され
、凝縮される。高圧の液体冷媒は、膨張装置を介して流
れる。その膨張装置において、その冷媒は、圧力降下を
起し、少なくとも部分的に蒸気化される。その後、その
液体蒸気混合物は、蒸発器を通過する。そこで、その混
合物が蒸発し、外周囲から熱を吸収する。その後、低圧
の冷媒蒸気は、圧縮機に戻り、回路が完結する。長い間
、凝縮中に冷凍サイクルから除かれるエネルギーは、加
熱に使用され得ると考えられてきた。熱交換器を通る冷
媒流が反転されるようなシステムは、普通ヒートポンプ
と呼ばれる。

【０００３】代表的なものでは、冷却サイクルを加熱サ
イクルに変換するために、熱交換器のデューティが熱力
学的に反転される。この結果を得るために、システムを
通る冷媒流の方向が、圧縮機の吸込み及び排出側と２つ
の熱交換器との間の接続を変えることによって、反転さ
れる。これは、例えば、それらの熱交換器を圧縮機の入
口及び出口と相互接続している４方向弁を再設定するこ
とによってなされる。熱力学的反転を行なうためには、
冷媒がそれらの熱交換器間で逆方向に絞り込まれる必要
がある。可逆冷凍サイクルでは、いずれかの方向に絞り
込みを行なうために、典型的には、毛細管または二重膨
張装置及び２個の熱交換器を接続している供給配管に配
設されたバイパスシステムを使用してきた。

【０００４】毛細管は、それらが使用されるヒートポン
プシステムの運転範囲に厳しい制限を課すので、頻繁に
は採用されていない。

【０００５】二重膨張弁装置においては、２つの熱交換
器間に延びている冷媒供給管に、２つの対抗する膨張弁
が設置される。各膨張弁に平行に、バイパス運転を行な
う弁もまた設置されている。冷凍サイクルが反転される
とき、それらのバイパス弁は、交互に一方の膨張装置を
利用し、そして他方をバイパスするように駆動される。

【０００６】１９７６年１１月２３日に発行された「可
動膨張弁」と題するＤｕｅｌｌ他の米国特許第３，９９
２，８９８号には、チャンバ内に取り付けられている自
由浮遊ピストン内に冷媒計測口が形成されている膨張装
置が開示されている。冷媒がこの装置を一方向に通過す
るとき、自由浮遊ピストンがある位置に移動し、そこで
、冷媒流が計測口を通り、膨張装置として働く。冷媒が
この装置を反対方向に通過するとき、自由浮遊ピストン
が第２位置に移動される。そこでは、冷媒が、ピストン
の外周囲に形成された多数の流路を通過させられ、それ
によりその装置を通る実質的に無制限の流れを与えてい
る。これは、ヒートポンプシステム冷却及び加熱の両方
向に流れるシステムを通る冷媒に所望の膨張を与えるた
めに、そのような装置が、同一設計の第２の膨張装置と
組み合わせて使用されることを可能にしている。１つの
装置は、冷却運転モードに対して室内コイルに隣接して
配置され、一方、第２の装置は、加熱運転モードに対し
て室外コイル近くに配置される。

【０００７】上述の各ヒートポンプシステムでは、それ
ぞれのシステムは、一方が冷却運転モードに向けられ、
他方が加熱運転モードに向けられる２個の膨張装置を含
んでいる。さらに、それらの膨張装置のそれぞれは、固
定オリフィス型であって、システムが各運転モードにお
いて経験する広範囲の運転条件に対して、妥当なオリフ
ィスを表す単一の固定オリフィスが、各運転モードに対
して選択される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】膨張オリフィスの可変
制御を行なうための１つのやり方は、温度調節膨張弁を
使用することである。温度調節膨張弁は、蒸発器として
作用するコイルに入る液体冷媒の流速を、その蒸発器を
出る冷媒ガスの温度及び圧力の関数として制御する。そ
れらの運転効率は非常に高く、システムの負荷変動に容
易に応答して、蒸発器への冷媒流を変化させるが、温度
調節膨張弁は、複雑かつ高価でもある。

【０００９】安価に製造できるとともに、広範囲の運転
条件にわたって性能的に優れている冷媒膨張装置が求め
られている。この問題を解決するための１つの試みは、
冷凍システムの高圧側及び低圧側圧力間の変化に応答し
て、断面積が変化する流量計測通路を持つ冷媒流計測装
置を設計することにあった。そのような装置の１つが、
１９７２年５月２日に発行された「流量計測装置を含む
冷凍システム」と題するＤａｖｉｄ　　Ｎ．Ｓｈａｗの
米国特許第３，６５９，４３３号に述べられている。

【００１０】そのような応答を与える１つの装置は、ハ
ウジングを通して延びている流量計測口を有する可動ピ
ストンが取り付けられている流路を持つ当該ハウジング
を備えた流量計測弁である。ハウジング内の細長部材は
、ピストンの計測口中に延びている。細長部材と計測口
は共働し、それらの間に流量計測通路を形成する。細長
部材は、その横断面積が流量計測口に対する細長部材の
位置に関連して変化するように構成されている。細長部
材をハウジング内に支持し、細長部材及びピストンの軸
方向の相対位置を、流量計測ピストンにかかる差圧の関
数として制御する手段が設けられている。

【００１１】上記の’８９８号特許に関連して述べられ
たように、ヒートポンプシステムでは２個の膨張装置を
用いるのが普通であり、その内の１つは冷却モード時に
他の１つは加熱モード時に用いられる。

【００１２】ヒートポンプシステムの冷却及び加熱の両
運転モードにおいて膨張機能を与えることができる単一
の膨張装置を提供することが、長い間の目的とされて来
た。１つのやり方が、二重流電子膨張弁であった。その
ような弁の１つが、１９８５年１０月２２日に発行され
た「膨張弁」と題するＨａｙａｓｈｉ他の米国特許第４
，５４８，０４７号に開示されている。

【００１３】この特許は、冷媒の可逆流を取り行なわせ
る能力を有する膨張弁について説明している。ここに開
示されたシステムは、冷媒の流れの方向に関係無く、冷
媒の流速を制御できる。従って、単一の弁を用いて冷却
及び加熱の両モードで効果的な制御が行なえる。この特
許では、弁を駆動するプランジャを制御する電磁コイル
に印加される電気入力信号が、複雑な電子制御システム
によって発生されている。別の電子制御膨張弁が、１９
８７年８月１８日に発行された「低包囲始動手段を有す
るパルス制御ソレノイド弁」と題するＡｌｓｅｎｙの米
国特許第４，６８６，８３５号に示されている。これら
の特許に開示された型の電子駆動ソレノイド流量制御弁
は、非常に高価なプログラムされた多プロセッサ制御シ
ステムを必要とする。従って、そのような制御装置は、
最も高価な空調／ヒートポンプシステムにおいてのみ経
済的に見合うものとなっている。

【００１４】従って、冷却及び加熱の両運転モードにお
いて、ヒートポンプシステムを効果的に制御できる、簡
単な、安価な、単一の膨張装置が求められている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、胴体を通して
延びている流路、及び上記胴体を通して延びている流量
計測口を有するピストンを有する当該胴体と、上記流量
計測口を通して延びている細長部材とを含み、上記ピス
トンが上記流路内に可動的に配置されている構成の流体
流量計測装置である。上記細長部材は、上記計測口及び
密封構造が互いに軸方向に整列されるとき、上記計測口
を通る流体の流れを妨げるために、上記流量計測口と共
働するように設けられた当該密封構造を含んでいる。ま
た、上記細長部材は、上記密封構造の一方側にあって、
上記計測口及び密封構造が互いに軸方向に整列されると
き、それらの間に第１の流量計測通路を形成するように
上記計測口と共働するよう適合され、上記第１流量計測
通路の横断面積が、第１流量計測構造に関する上記ピス
トンの軸方向位置に関連して変化する当該第１流量計測
構造を含んでいる。さらに、上記細長部材は、上記密封
構造の他方側にあって、上記計測口及び密封構造が互い
に軸方向に整列されるとき、それらの間に第２の流量計
測通路を形成するように上記計測口と共働するよう適合
され、上記第２流量計測通路の横断面積が、第２流量計
測構造に関する上記ピストンの軸方向位置に関連して変
化する当該第２流量計測構造を含んでいる。さらにまた
、上記細長部材は、上記胴体内の細長部材を軸方向に並
びに径方向に指示するための手段を含んでいる。さらに
また、上記細長部材は、流体が上記装置を通過していな
いとき、上記細長部材の上記密封構造と軸方向に整列し
ている上記流量計測口に関して、上記ピストンを支持し
、流体が上記密封構造の上記他方側から上記一方側に流
れているとき、上記第１流量計測構造に関して上記ピス
トンの軸方向位置を、上記ピストンにかかる圧力差の関
数として制御し、さらに、流体が他の方向に通過してい
るとき、上記第２流量計測構造に関して上記ピストンの
軸方向位置を、上記ピストンにかかる圧力差の関数とし
て制御するための手段を含んでいる。

【００１６】

【作用】本発明の二重流可変面積膨張弁は、第１及び第
２の通路を有し、ヒートポンプの室内コイルと室外コイ
ルとの間に延びている冷媒配管に設置される。膨張装置
は、室外コイルに近接した室外熱交換器装置内に配置さ
れる。第１可変面積流量計測通路は、（右から左への流
れで）冷却膨張オリフィスとして働く。また、第２可変
面積流量計測通路は、（左から右への流れで）加熱膨張
オリフィスとして働く。従って、冷却及び加熱の両運転
モードにおいて、ヒートポンプシステムを効果的に制御
できる単一の膨張装置が得られる。

【００１７】

【実施例】初めに、図１を参照する。符号１０は、実質
的に従来設計のヒートポンプを示す。しかし、ここでは
、このヒートポンプは、本発明に係る機械的二重流可変
面積膨張弁１２を有している。可変面積二重流膨張弁は
、多くの従来のヒートポンプの熱交換器間の配管に見ら
れる多重膨張装置と逆止弁、及び／または電子的に制御
された二重流膨張弁に取って替わっている。この二重流
可変面積膨張弁については、後で詳細に説明する。ヒー
トポンプ１０は、圧縮機１４、室内熱交換装置１６及び
室外熱交換装置１８を含む。圧縮機吸込配管２１に、ア
キュムレータ２０が示されているが、弁の可変計測能力
のために、本発明を採用するシステムでは、このアキュ
ムレータは必要とされない。

【００１８】室内熱交換装置１６は、冷媒対空気熱交換
コイル２２及び室内ファン２４を含んでいる。また、図
示の室内装置は、バックアップ用の電気抵抗加熱コイル
２６を持っている。室外熱交換装置１８は、冷媒対空気
熱交換コイル２８及び室外ファン３０を含んでいる。そ
れらの室内及び室外熱交換装置は、従来設計のものであ
り、ここでは詳細な説明は省略する。

【００１９】４方向逆転弁は３２は、冷媒配管３４によ
って圧縮機の排出口に、吸込配管２１によって圧縮機の
吸込配管に、そして冷媒配管３６及び３８によってコイ
ル２２及び２８に、それぞれ接続されている。逆転弁３
２もまた、従来設計のものであり、高圧冷媒蒸気を圧縮
機から、加熱運転モードでは室内コイルに、冷却または
霜取りモード中には室外コイル２８に向けるのに使用さ
れる。運転モードに関係なく、逆転弁は、蒸発器として
動作しているコイルから圧縮機へ冷媒を戻すために働く
。

【００２０】冷媒配管４０は、室内熱交換コイル２２と
室外熱交換コイル２８を相互接続している。図示の実施
例では、本発明に係る二重流可変面積膨張弁１２が、室
外コイル２８に隣接して、室外熱交換装置ハウジング１
８内の配管４０に設置されている。その弁はまた、室内
装置１６内にも設置され得る。次に、二重流可変面積膨
張弁１２の構造について詳細に説明し、続いて、冷却及
び加熱運転モードにおけるその弁の動作及び二重流可変
面積膨張弁を備えているシステムの動作上の利点につい
て説明する。

【００２１】図２乃至図１２を参照する。二重流可変面
積膨張弁１２は、その内部に円筒状の細長いチャンバ４
４を形成する一般に円筒形の胴体４２を含む。内部チャ
ンバ４４をその外部に連絡するよう、そこに形成された
流体通路４８を有するねじ切りニップル４６が、胴体４
２の左手端から延びている。胴体４２の右手端は、開口
端になっており、その外面に雄ねじ５０が形成されてい
る。胴体４２の開口端は、その胴体上のねじとかみ合う
内面ねじ５４を有する端キャップ５２によって閉じられ
ている。流体ねじ５４を有する端キャップ５２によって
閉じられている。流体流路５８を有するニップル５６が
、端キャップ５２から外方向に延びている。内部チャン
バ４４と一緒に、ニップル４６及び５６の流体流路４８
及び５８が、膨張装置を通る流路を形成する。端キャッ
プ５２の内部には円形ワッシャ６０が取り付けられ、胴
体４２の端部と共働してそれらの間に流体密封を確立す
るようになっている。

【００２２】以下に第１の冷媒計測ばね保持器６２とし
て参照される第１の４脚十字形素子は、端キャップ５２
と、胴体４２の右手開口端の内面に形成された内部溝６
４との間の共働によって、胴体４２の右手端に支持され
る。

【００２３】保持器６２は、図８に最も良く示されてお
り、ねじ切り開口６８が延びている中央ハブ状部６６及
び４個の径方向に延びている脚を含んでいる。

【００２４】冷媒計測棒７０が、片持ばりのようにして
、計測ばね保持器６２に取り付けられている。冷媒計測
棒は、計測ばね保持器６２内のねじ切り開口６８内にね
じのようにして受け入れられるようにされている第１の
細径ねじ切り部７２を含んでいる。冷媒計測棒７０の右
手ねじ切り部７２を含んでいる。冷媒計測棒７０の右手
ねじ切り部７２から左に延びている棒は、加熱構造とし
て参照され、そのねじ切り部７２に隣接する最小横断面
点から最大横断面積部７６まで延びている第１の流量計
測構造７４を有している。最大横断面積部７６から、そ
の棒は、棒の中点を通って延びている定径の中央部分７
８を形成している。中央部分７８は、その中点でそこに
形成された環状溝８０を有する。その溝８０は、その内
部にＯリングシール８２を受け入れるようになっている
。

【００２５】その棒の中央部分７８の左手端８４からは
、冷却構造として参照される第２の流量計測構造８８の
最小横断面積を形成する領域８６に遷移している。冷却
構造８８は、最小横断面点から左に延び、その断面積は
、棒７０の左手端に隣接する最大点９０まで増加し、そ
こでその棒は、第２の細径ねじ切り部分９２で終端して
いる。

【００２６】流量計測ピストン９４は、一般にその形状
が円筒形であり、その中心を通って軸方向に延びている
冷媒計測口９６を有している。計測口９６は、Ｏリング
８２が取り付けられた棒の中央部分７８が、図２に示さ
れる如くピストンが棒の中央位置に取り付けられるとき
に、その棒と計測口９６との間に冷媒密封シールを確立
させるように受け入れられるような大きさになっている
。

【００２７】図５に最も良く示されているピストン９４
の外径は、胴体に関してピストンの軸方向自由移動を許
すようにして、ピストンが円筒チャンバ４４内に受け入
れられるような大きさにある。環状溝９８は、ピストン
の外側面中に機械加工され、適切な大きさのＯリングの
内側面と共働し、チャンバ内のピストンの位置に関係な
くこれらの面間で冷媒流が流れないような方法で溝に受
け入れられるようになっている。

【００２８】一対の冷媒計測ばね１０２及び１０４は、
それぞれらせん状に巻かれたばねから構成され、冷媒計
測棒７０と同軸で、かつ冷媒計測ピストン９４の両側で
膨張弁胴体４２内に配置されている。

【００２９】第１冷媒計測ばね１０２は、冷媒計測棒の
加熱構造７４を取り囲み、右手端にある計測ばね保持器
６２と計測ピストン９４の右手に面する端面内のくぼみ
１０６との間で延びている。ばね保持器６２の４個の径
方向に延びている脚６９は、ばね１０２の右手端を固定
的に受け入れ、支持するように構成されている。図示の
実施例では、脚６９の端部は、ばね１０２の第１コイル
をねじ込み可能に受け入れるように構成されている。そ
の後、脚端部は、例えば折り曲げること（図示せず）に
よって、ばねと固定的に係合される。

【００３０】第２計測ばね１０４は、計測棒７０の冷却
構造を取り囲み、計測ピストンの左手端面上の左手に面
するくぼみ１０８と第２のばね保持器６２との間に伸び
ている。第２ばね保持器は、計測棒の左手ねじ切り端９
２とねじ込み可能に係合し、上述の如く、第２ばね保持
器がばね１０２を支持する方法と同じ方法で、ばね１０
４の左手端を支持する。

【００３１】静的な流れのない状態においては、図２に
示される如く、ばね１０２及び１０４共に、荷重がかけ
られず、ピストン９４は、計測口９６が棒によって支持
されたＯリング８２と密封係合している中央位置にある
。従って、組み立てられると、計測ばね保持器６２は、
計測棒７０の左右ねじ込み部９２及び７２にそれぞれね
じ込まれた六角締付ナット１１２によって所定の位置に
固定される。

【００３２】流量計測ピストンの代替構造が、図６に参
照番号１２０で同じようなものである。ピストン１２０
は、各軸方向端にスカート状延長部１２２を備えている
。それらのスカート１２２は、Ｏリング１００の代わり
にチャンバ４４の内側面との密封を与える。スカート１
２２は、そこにばね１０２及び１０４を受け入れ、ある
種の運転状態下でのばねの底落ちを防止する。

【００３３】図１に関連して前述した如く、組み立てら
れた二重流可変面積膨張弁１２は、ヒートポンプの室内
コイル２２と室外コイル２８との間に延びている冷媒配
管４０内に設置される。図示の如く、膨張装置１２は、
室外コイル２８に近接した室外熱交換器装置１８内に配
置される。組み込まれる装置の向きは、他の図に示され
る通りであり、理解される如く、第１可変面積流量計測
通路は、（右から左への流れで）冷却膨張オリフィスと
して働く。また、第２可変面積流量計測通路は、（左か
ら右への流れで）加熱膨張オリフィスとして働く。

【００３４】次の説明では、システムが冷却モードで運
転されるように、逆転弁３２が位置付けられる。その冷
却モードでは、室外コイル２８が凝縮コイルとして機能
し、室内コイル２２が蒸発器として機能する。

【００３５】図２に戻る。そこには、静的な流れのない
状態にある膨張弁が示されている。図示の如く、流量計
測ピストン９４の両側のばね１０２及び１０４は共働し
、冷媒計測ピストン９４を計測棒７０の中央部７８に維
持する。従って、整列時に、棒によって支持されるＯリ
ング８２とピストンによって支持されるＯリング１００
がそれぞれの密封面と共働し、膨張弁を通る冷媒流を防
止する。冷却運転モードの開始時に、ピストン９４の右
側を高圧側、左側を低圧側として、可変面積二重流膨張
装置にかかる圧力差が、増え始める。ピストンにかかる
圧力差が大きくなると、その力がばね１０４の力に対抗
してピストン９４を左へ移動させる。

【００３６】ピストン９４が棒中央部７８との密封係合
から動いたとき、ピストンの流量計測口９６が棒７０の
冷却構造８８と同軸関係に移動する。

【００３７】図３及び図１１に最も良く示される如く、
流量計測口９６及び冷却構造８８は共働し、それらの間
に空間１１４を形成する。その空間は、以下、冷却可変
面積流量計測通路１１４として参照される。図３は、ピ
ストンにかかる圧力差がかなり低い状態で運転されてい
る膨張装置を表している。その結果、図示のように、冷
却膨張通路１１４は、比較的大きくなっている。

【００３８】一般原則として、冷却運転モード中に冷媒
流を制御する際、冷却流量計測通路の横断面積は、低圧
力差においてより大きく、ピストン９４にかかる圧力差
が増加するに従って、その大きさが減少する。従って、
上記膨張弁の動作によって、冷却可変面積流量計測通路
１１４の横断面積が、可動計測ピストン９４にかかる圧
力差の関数として制御され得ることがわかる。

【００３９】ピストン上の圧力平衡解析を行なうことに
よって、設計者は、膨張装置が広範囲の状態にわたって
最適の状態に冷凍システムの冷媒流を制御することがで
きるように、その膨張装置の形状を条件通りに作ること
ができる。設計の目的は、様々な異なる室内外の温度及
び湿度に対して、最適膨張面積（すなわち、冷却運転に
対する面積１１４）を与えることにある。これは、適切
な流量計測形状を機械加工することによって、流量計測
棒７０の冷却構造８８の横断面積を変えることによって
達成される。

【００４０】ヒートポンプシステム１０を加熱運転モー
ドで運転するために、逆転弁３２の設定が変えられる。 その結果、熱いガス状冷媒が、圧縮機１４から逆転弁３
２に排出される。その逆転弁３２は、熱いガス状冷媒を
、直ちに凝縮器として動作し、かつ加熱される室内空間
への熱を遮断している室内コイル２２へ指し向ける。 室内凝縮器２２から、冷媒が、冷媒配管４０を介して室
外熱交換装置１８に与えられる。装置１８で、冷媒は二
重流可変面積膨張装置１２を通過し、その後、直ちに蒸
発器として働く室外コイル２８に行く。図４及び図１２
は、計測ピストン９４にかかる圧力差が中間圧の状態で
加熱運転モードにある二重流可変面積膨張弁１２を示し
ている。この位置では、ピストン７４と共働し、それら
の間に冷却可変面積膨張通路１１６を形成する。特に図
１２を参照する。加熱可変面積流量計測通路１１６は、
棒の両側にある数個の分離セグメントによって形成され
る。これらのセグメントは、棒７０上に加熱構造７４を
形成する分割テーパによって形成される。

【００４１】一般原則として、加熱運転モードにおいて
冷媒流を制御する際、加熱計測構造７４の横断面積は、
加熱構造の右手端が近づけられるに従って、棒７０の中
点に隣接する大きな値からより小さな値に進む。従って
、確立された関係は、流量計測口９６及び加熱構造７４
によって形成される加熱可変面積流量計測通路１１６は
、低圧差で小さく、ピストン９４にかかる圧力差が増加
するに従って増加するということである。従って、二重
流可変面積膨張装置１２の動作によって、冷却可変面積
流量計測通路１１４と可変面積流量計測通路１１６の両
方の横断面積が、ピストン９４にかかる圧力差の関数と
して動作される。

【００４２】ヒートポンプシステムにおいて、膨張装置
１２が動作中であるとき、冷媒計測棒に関する流量計測
ピストンの位置は、そのピストンの両側に作用する力を
解析することによって得られる。次式は、これらの力を
説明している。Ｆ＝ＰＡ＝Ｋｘ．上述の式において、変
数及び定数は次の通りに定義される。Ｐ＝凝縮圧力（高
圧側）−蒸発圧力（低圧側）、Ａ＝ピストン面積、Ｋ＝
能力ばね、すなわち冷却に対して１０２及び加熱に対し
て１０４のばねのばね率、そしてｘ＝棒に関するピスト
ン移行量である。

【００４３】周知の冷凍設計技術とともに、上式を用い
て、設計技術者は、広範囲の状態にわたる加熱及び冷却
運転モードの両方においてヒートポンプシステムの冷媒
流を制御できる膨張装置１２を設計できる。

【００４４】液体が弁を介していずれかの方向に通過す
る前に、所定の圧力が構築される必要がある。結果とし
て、弁は、オフサイクル中にシステム内での冷媒移動を
防止する。

【００４５】分割システムヒートポンプシステムに必要
な冷媒充填量の低減が、ここに開示されたような二重流
可変面積膨張装置を用いることによって実現され得る。

【００４６】必要な冷媒の低減によって、さらに重要な
コスト面での利点が、システム内のアキュムレータを取
り除くことによって実現され得る。

【００４７】典型的な分割型住宅用ヒートポンプは、室
内コイル体積よりも実質的に大きな室外コイルを持つよ
うに設計される。これは、主要な販売特徴すなわちヒー
トポンプシステムの目的であるシステムの冷却性能を最
大限に引き出すためになされる。実質的により大きな室
外コイル体積によって、循環する冷媒充填は、加熱サイ
クル運転よりも冷却サイクル運転に対して比例的に大き
い。従来のものでは、より大きな充填量を用いる必要が
あるため、加熱運転モードはシステムの容量及び信頼性
を落とす圧縮機のあふれを受ける。また、アキュムレー
タが、吸込配管を通して圧縮機に流れる液体冷媒の流れ
を防止するために、必要に応じてそのようなシステムに
おいて使用されてきた。

【００４８】冷却運転モードにおける本発明の膨張弁の
可変面積膨張能力は、システムの運転状態に対する膨張
面積にその装置を適合させることができ、サブクーリン
グや過熱の値を最適化することができる。冷却運転に向
けられた可変膨張弁についてなされた試験では、冷媒の
充填量を低減させることができた。そのような充填量の
低減は、本発明の装置で得ることができる。

【００４９】従って、弁にかかる圧力差の関数としてそ
の断面積を変える第１オリフィスを一方向に通過する冷
媒の流量を計測する冷媒膨張弁が、得られた。また、同
じ膨張弁が、弁にかかる圧力差の関数としてその断面積
を変える第２オリフィスを他方向に通過する冷媒の流量
を制御している。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、冷却及び加熱の両運転
モードにおいて、ヒートポンプシステムを効果的に制御
できる、簡単な、安価な、単一の膨張装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る膨張装置を用いているヒートポン
プシステムの概略構成図である。

【図２】本発明に係る膨張装置の長手方向断面図である
。

【図３】冷却運転モードにある、図２の膨張装置の長手
方向断面図である。

【図４】加熱運転モードにある、図２の膨張装置の長手
方向断面図である。

【図５】図２の膨張装置の冷媒計測ピストンの斜視図で
ある。

【図６】計測ピストンの代替案の断面図である。

【図７】図２の膨張装置の冷媒計測棒の斜視図である。

【図８】冷媒計測装置保持スペーサの斜視図である。

【図９】図８の冷媒計測スペーサの別側の斜視図である
。

【図１０】図２の線９−９に沿って取られた膨張装置の
断面図である。

【図１１】図３の線１０−１０に沿って取られた膨張装
置の断面図である。

【図１２】図４の線１１−１１に沿って取られた膨張装
置の断面図である。

【符号の説明】

１０　　ヒートポンプ １２　　膨張弁 １４　　圧縮機 １６　　室内熱交換器 １８　　室外熱交換器 ２０　　アキュムレータ ２１　　圧縮機吸込側配管 ２２，２８　　熱交換コイル ２４　　室内ファン ２６　　加熱コイル ３０　　室外ファン ３２　　４方向逆転弁 ３４，３６，３８，４０　　冷媒配管 ４２　　胴体 ６２　　保持器 ７０　　冷媒計測棒 ９４　　ピストン ９６　　冷媒計測口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　胴体を通して延びている流路と上記胴
   体を通して延びている流量計測口を有するピストンとを
   備えた当該胴体と、上記流量計測口を通して延びている
   細長部材とを含み、上記ピストンが上記流路内に可動的
   に配置されている構成の流体流量計測装置において、上
   記細長部材が、上記計測口及び密封構造が互いに軸方向
   に整列されるとき、上記計測口を通る流体の流れを妨げ
   るために、上記流量計測口と共働するように設けられた
   当該密封構造、上記密封構造の一方側にあって、上記計
   測口及び密封構造が互いに軸方向に整列されるとき、そ
   れらの間に第１の流量計測通路を形成するように上記計
   測口と共働するよう適合され、上記第１流量計測通路の
   横断面積が、第１流量計測構造に関する上記ピストンの
   軸方向位置に関連して変化する当該第１流量計測構造、
   上記密封構造の他方側にあって、上記計測口及び密封構
   造が互いに軸方向に整列されるとき、それらの間に第２
   の流量計測通路を形成するように上記計測口と共働する
   よう適合され、上記第２流量計測通路の横断面積が、第
   ２流量計測構造に関する上記ピストンの軸方向位置に関
   連して変化する当該第２流量計測構造、上記胴体内の細
   長部材を軸方向並びに径方向に支持するための手段、及
   び流体が上記装置を通過していないとき、上記細長部材
   の上記密封構造と軸方向に整列している上記流量計測口
   に関して、上記ピストンを支持し、流体が上記密封構造
   の上記他方側から上記一方側に流れているとき、上記第
   １流量計測構造に関して上記ピストンの軸方向位置を、
   上記ピストンにかかる圧力差の関数として制御し、さら
   に、流体が他の方向に通過しているとき、上記第２流量
   計測構造に関して上記ピストンの軸方向位置を、上記ピ
   ストンにかかる圧力差の関数として制御するための手段
   、を有することを特徴とする流体流量計測装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の装置において、上記第１流
   量計測構造は、上記密封構造に隣接して最小横断面積を
   形成し、上記密封構造から離れる方向における横断面積
   が増加し、上記第２流量計測構造は、上記密封構造に隣
   接して最大横断面積を形成し、上記密封構造から離れる
   方向における横断面積が減少することを特徴とする流体
   装置。
3. 【請求項３】　　請求項１の装置において、上記ピスト
   ンを支持しかつ制御するための上記手段が、上記密封構
   造の上記一方側にあって、上記ピストンを上記密封構造
   に向かってバイアスするための手段、及び上記密封構造
   の上記他方側にあって、上記ピストンを上記密封構造に
   向かってバイアスするための手段、からなることを特徴
   とする流体流量計測装置。
4. 【請求項４】　　請求項３の装置において、上記バイア
   ス手段の両方が、コイルばねであることを特徴とする流
   体流量計測装置。