JPH08200890A - ヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置 - Google Patents

ヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置

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JPH08200890A
JPH08200890A JP7012336A JP1233695A JPH08200890A JP H08200890 A JPH08200890 A JP H08200890A JP 7012336 A JP7012336 A JP 7012336A JP 1233695 A JP1233695 A JP 1233695A JP H08200890 A JPH08200890 A JP H08200890A
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JP
Japan
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inner diameter
refrigerant
heat exchanger
expansion device
refrigeration cycle
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JP7012336A
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English (en)
Inventor
Hisatoshi Hirota
久寿 広田
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TGK Co Ltd
Original Assignee
TGK Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】極めて少ない部品と簡単な組み立てで冷房時と
暖房時の機能の切り替えを実現することのできるヒート
ポンプ式冷凍サイクルの膨張装置を提供することを目的
とする。 【構成】室内熱交換器11と室外熱交換器21との間を
連通接続する冷媒流路1を途中で絞るための互いに内径
が異なる複数のキャピラリチューブ31,32を冷媒流
路1の途中に直列に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒の流れる方向を
切り換えることにより、一つの装置で冷房と暖房を選択
的に行うことができるようにしたヒートポンプ式冷凍サ
イクルの膨張装置に関する。
【0002】
【従来の技術】冷凍サイクルにおいては、室内と室外に
分けて配置される蒸発器と凝縮器の二つの熱交換器のう
ち、室内に蒸発器を置けば冷房することができ、室内に
凝縮器を置けば暖房することができる。
【0003】ただし、一般に暖房時には冷房時に比べて
熱交換の効率を上げる必要があるので、冷房時に比べて
冷媒圧力が同じだとすれば暖房時には膨張装置における
冷媒流量を少なくする必要があり、冷媒流量が同じだと
すれば暖房時には膨張装置の入口と出口の冷媒の圧力差
を大きくする必要がある。
【0004】そこで従来は、室内熱交換器と室外熱交換
器との間を連通接続する冷媒流路を途中で絞るためのキ
ャピラリチューブを直列又は並列に複数配置すると共
に、一方のキャピラリチューブに対して並列に接続した
管路部分に逆止弁を取り付けて、冷媒の流れの向きを変
えると、冷媒の流れるルートが逆止弁の働きによって変
化して、キャピラリチューブにより生じる管路抵抗の大
きさが変わるようにしていた(例えば特開平6−342
41号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
従来は、少なくとも複数のキャピラリチューブと並列管
路とそれに取り付ける逆止弁とが必要だったので、部品
数が多くなってしまうのと同時に、配管が複雑になって
接続箇所が多く、そこに各部品を溶接しなければならな
いので、組み立てにも多くの工数を要する欠点がある。
【0006】そこで本発明は、極めて少ない部品と簡単
な組み立てで冷房時と暖房時の機能の切り替えを実現す
ることのできるヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置
は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの室内熱交換器と室外
熱交換器との間で冷媒を断熱膨張させるためのヒートポ
ンプ式冷凍サイクルの膨張装置において、上記室内熱交
換器と上記室外熱交換器との間を連通接続する冷媒流路
を途中で絞るための互いに内径が異なる複数のキャピラ
リチューブを、上記冷媒流路の途中に直列に接続したこ
とを特徴とする。
【0008】なお、上記複数のキャピラリチューブが、
内径の太いキャピラリチューブが上記室内熱交換器寄り
に位置し、内径の細いキャピラリチューブが上記室外熱
交換器寄りに位置するように接続されていてもよい。ま
た、上記内径の太いキャピラリチューブと内径の細いキ
ャピラリチューブとの接続部の内径が、上記内径の太い
キャピラリチューブの内径より太く形成されていてもよ
い。
【0009】また、本発明のヒートポンプ式冷凍サイク
ルの膨張装置は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの室内熱
交換器と室外熱交換器との間において冷媒を断熱膨張さ
せるためのヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置であ
って、上記室内熱交換器と上記室外熱交換器との間を連
通接続する冷媒流路の途中に内径の細い絞り部を形成す
ると共に、その絞り部の一方の端部は内径を急激に広
げ、他方の端部は内径をテーパ状に徐々に広げたことを
特徴とする。
【0010】その場合、上記絞り部が直列に複数設けら
れていて、その各絞り部において、一方の端部は内径が
急激に広げられ、他方の端部は内径がテーパ状に徐々に
広げられていてもよい。
【0011】
【作用】内径の太いキャピラリチューブが上記室内熱交
換器寄りに位置し、内径の細いキャピラリチューブが上
記室外熱交換器寄りに位置するように接続することによ
り、冷媒が、冷房時には内径の細いキャピラリチューブ
から内径の太いキャピラリチューブを経由して断熱膨張
しながら室内熱交換器に送られ、暖房時には内径の太い
キャピラリチューブから内径の細いキャピラリチューブ
を経由して断熱膨張しながら室外熱交換器に送られる。
【0012】その結果、冷媒の発泡作用によって、暖房
時には、冷房時に比べて冷媒圧力が同じなら冷媒流量が
少なくなり、冷媒流量が同じなら膨張装置の入口と出口
の冷媒の圧力差が大きくなって、下流の熱交換器におけ
る熱交換の効率が冷房時より高くなる。
【0013】なお、内径の太いキャピラリチューブと内
径の細いキャピラリチューブを上記と逆向きに接続すれ
ば、上記とは逆に、暖房時より冷房時の熱交換効率を高
くすることができる。
【0014】また、2本のキャピラリチューブの接続部
の内径を、内径の太いキャピラリチューブよりさらに太
く形成しておくことにより、冷媒の流れにいわゆる縮流
効果も作用して、暖房時と冷房時の差がさらにある程度
大きくなる。
【0015】また、絞り部の一方の端部は内径を急激に
広げ、他方の端部は内径をテーパ状に徐々に広げたもの
では、冷媒の流れる方向により、冷媒がテーパ部で徐々
に絞られながら断熱膨張する状態と、冷媒が急激に絞ら
れて断熱膨張する状態とが切り換わる。
【0016】その結果、冷媒が急激に絞られる場合は、
徐々に絞られる状態に比べて、いわゆる縮流作用によっ
て、冷媒圧力が同じなら冷媒流量が少なくなり、冷媒流
量が同じなら膨張装置の入口と出口の冷媒の圧力差が大
きくなって、下流の熱交換器における熱交換の効率が高
くなる。
【0017】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1は、
ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いた冷暖房装置を示し
ており、装置は室内に置かれる室内機10と室外に置か
れる室外機20とに分かれている。
【0018】その室内機10には室内熱交換器11が配
置され、室外機20には、室外熱交換器21の他、冷媒
を圧縮するための圧縮機22と、圧縮されて液化された
冷媒を一時的に溜めておくためのアキュムレータ23と
が配置されていて、それらを冷媒が循環する。また、冷
房時と暖房時とで冷媒の流れ方向を逆転させるように切
り換えるための四方弁24が、冷媒流路の途中に配置さ
れている。
【0019】また室外機20側には、室内熱交換器11
と室外熱交換器21との間を連通接続する冷媒流路管1
の途中に、冷媒を断熱膨張させるために冷媒流路の断面
積を狭く絞った膨張装置30が介挿接続されている。
【0020】膨張装置30は、図2に拡大して示される
ように、内径の異なる2本のキャピラリチューブ31,
32を、内径の太いキャピラリチューブ31が室内熱交
換器11側に位置し、内径の細いキャピラリチューブ3
2が室外熱交換器21側に位置するように冷媒流路管1
に直列に接続されている。
【0021】各キャピラリチューブ31,32の内径と
長さは、例えば内径の太いキャピラリチューブ31が内
径1.8mmで長さ40mm、内径の細いキャピラリチ
ューブ32が内径1.4mmで長さ40mmである。た
だし、それらの寸法は必要に応じて適宜選択すればよ
く、長さは、短い場合には20mm以下、長い場合には
1000mm以上あってもよい。
【0022】キャピラリチューブ31,32が介挿接続
された冷媒流路管1は、内径が例えば6mmであり、両
キャピラリチューブ31,32の内径より太い。したが
って、冷媒が冷媒流路管1内を何方の方向に流れても、
キャピラリチューブ31,32を通過する際に冷媒の流
れが絞られて、断熱膨張しながら太い冷媒流路管1内に
送り出される。
【0023】また、内径の太いキャピラリチューブ31
と内径の細いキャピラリチューブ32とは接続チューブ
33によって接続されており、その接続チューブ33の
内径は例えば3mmであり、両キャピラリチューブ3
1,32の内径より太い。
【0024】両キャピラリチューブ31,32は、内径
が冷媒流路管1より細くて冷媒の流路を絞っているの
で、冷媒の流れに対する抵抗として作用するが、その作
用は、冷媒の流れる方向によって相違する。
【0025】図3は、実験結果に基づく膨張装置30の
入口の冷媒圧力に対する冷媒流量の特性を示しており、
膨張装置30の入口の冷媒圧力が同じ条件では、冷媒が
内径の細いキャピラリチューブ32を通ってから内径の
太いキャピラリチューブ31を通る冷房時より、内径の
太いキャピラリチューブ31を通ってから内径の細いキ
ャピラリチューブ32を通る暖房時の方が冷媒流量が少
ない。
【0026】また図4は、冷媒流量を同じにした場合
の、膨張装置30による圧力降下特性を示しており、内
径の太いキャピラリチューブ31を通ってから内径の細
いキャピラリチューブ32を通る暖房時の方が冷房時よ
り圧力降下が大きい。
【0027】内径が異なるキャピラリチューブ31,3
2を直列に接続したとき、どうしてそのような現象が発
生するかについて、現段階では明確な解明はされていな
いが、冷媒は、キャピラリチューブ内を流れるときに、
液状態にあるときは流れていく長さに対して一定の勾配
で減圧される。
【0028】冷媒圧力がその温度における飽和状態の圧
力より低くなると、冷媒が発泡して、液体と気体の2相
の流れになり、気体の比率が増えるにしたがって比容積
が増え、その結果、同じ距離を流れた時の圧力の低下す
る勾配が大きくなる(圧力低下は、比容積に比例し、比
容積が同じ時はキャピラリチューブの内径の4乗に比例
する)。
【0029】このようにしてキャピラリチューブ内にお
ける冷媒の圧力が変化することから、冷媒の流れ方向を
逆にしたときに、2本のキャピラリチューブ31,32
の比容積と内径の差によって、減圧特性及び流量特性に
相違が生じるものと思われる。
【0030】その結果、上記実施例においては、内径の
異なる2本のキャピラリチューブ31,32を冷媒流路
管1の途中に単に直列に接続するだけで、暖房時には冷
房時に比べて、膨張装置30を通る冷媒流量を少なくし
或いは膨張装置30の入口と出口の冷媒の圧力差を大き
くすることができ、冷房と暖房の切り換えを好ましい状
態で行うことができる。
【0031】なお、両キャピラリチューブ31,32を
内径の太いキャピラリチューブ31よりさらに内径の太
い接続チューブ33で接続したことにより、そこで冷媒
の流れに縮流作用が作用して、暖房時と冷房時の差がさ
らにある程度大きくなる。また、上記実施例においては
2本のキャピラリチューブ31,32を直列に接続した
が、3本以上接続してもよい。
【0032】図5は、本発明の第2の実施例を示してお
り、内径の細い絞り孔131の一端側に外方に徐々に内
径が広がるテーパ孔132が形成された絞り筒130
を、複数(例えば8個)直列に接続して冷媒流路管1内
に配置して膨張装置30を形成したものである。
【0033】このようにすることにより、複数の絞り孔
131が間隔をあけて直列に配置されて、各絞り孔13
1の室内熱交換器11寄りの端部は内径が急激に広が
り、室外熱交換器21寄りの端部は内径が徐々に広が
る。
【0034】その結果、暖房時には、冷媒の流れに作用
する縮流効果が冷房時より大きくなって、第1の実施例
と同様の効果を得ることができる。なお、絞り筒130
の接続数は何個でもよく、1個でもよい。
【0035】なお、冷媒時の熱交換効率を暖房時より高
くしたい使用目的の場合には、第1の実施例における内
径の太いキャピラリチューブ31と内径の細いキャピラ
リチューブ32を逆向きに接続すればよく、第2の実施
例においては絞り筒130を逆向きに配置すればよい。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒の流れる方向によ
って、冷媒が内径の細いキャピラリチューブから内径の
太いキャピラリチューブを経由して熱交換器に送られる
状態と、冷媒が内径の太いキャピラリチューブから内径
の細いキャピラリチューブを経由して熱交換器に送られ
る状態とが切り換わり、冷媒の流れる方向によって熱交
換器における熱交換効率を変えることができるので、冷
房時と暖房時とで自動的に特性が切り替わる膨張装置
を、極めて少ない部品と簡単な組み立てで形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の冷暖房装置の構成図である。
【図2】第1の実施例の膨張装置の側面断面図である。
【図3】第1の実施例の膨張装置の冷媒流量の特性線図
である。
【図4】第1の実施例の膨張装置の冷媒圧力の特性線図
である。
【図5】第2の実施例の膨張装置の側面断面図である。
【符号の説明】
1 冷媒流路管 11 室内熱交換器 21 室外熱交換器 30 膨張装置 31 内径の太いキャピラリチューブ 32 内径の細いキャピラリチューブ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年3月28日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】削除
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】削除
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】削除
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】削除 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年9月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】 その室内機10には室内熱交換器11が
配置され、室外機20には、室外熱交換器21の他、冷
媒を圧縮するための圧縮機22とアキュムレータ23と
が配置されていて、それらを冷媒が循環する。また、冷
房時と暖房時とで冷媒の流れ方向を逆転させるように切
り換えるための四方弁24が、冷媒流路の途中に配置さ
れている。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒートポンプ式冷凍サイクルの室内熱交換
    器と室外熱交換器との間で冷媒を断熱膨張させるための
    ヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置において、 上記室内熱交換器と上記室外熱交換器との間を連通接続
    する冷媒流路を途中で絞るための互いに内径が異なる複
    数のキャピラリチューブを、上記冷媒流路の途中に直列
    に接続したことを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイク
    ルの膨張装置。
  2. 【請求項2】上記複数のキャピラリチューブが、内径の
    太いキャピラリチューブが上記室内熱交換器寄りに位置
    し、内径の細いキャピラリチューブが上記室外熱交換器
    寄りに位置するように接続されている請求項1記載のヒ
    ートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置。
  3. 【請求項3】上記内径の太いキャピラリチューブと内径
    の細いキャピラリチューブとの接続部の内径が、上記内
    径の太いキャピラリチューブの内径より太く形成されて
    いる請求項1又は2記載のヒートポンプ式冷凍サイクル
    の膨張装置。
  4. 【請求項4】ヒートポンプ式冷凍サイクルの室内熱交換
    器と室外熱交換器との間において冷媒を断熱膨張させる
    ためのヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置であっ
    て、 上記室内熱交換器と上記室外熱交換器との間を連通接続
    する冷媒流路の途中に内径の細い絞り部を形成すると共
    に、その絞り部の室内熱交換器寄りの端部は内径を急激
    に広げ、上記絞り部の室外熱交換器寄りの端部は内径を
    テーパ状に徐々に広げたことを特徴とするヒートポンプ
    式冷凍サイクルの膨張装置。
  5. 【請求項5】上記絞り部が直列に複数設けられていて、
    その各絞り部において、一方の端部は内径が急激に広げ
    られ、他方の端部は内径がテーパ状に徐々に広げられて
    いる請求項4記載のヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張
    装置。
JP7012336A 1995-01-30 1995-01-30 ヒートポンプ式冷凍サイクルの膨張装置 Pending JPH08200890A (ja)

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