JPH10232070A - 空気調和機用キャピラリチューブ、流量制御装置および流量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の循環経路を流れる作動流体の流
量を任意にかつ無段階に制御できるようにする。 【解決手段】 冷房サイクルにおける減圧器を構成する
キャピラリチューブ５は、ゴムまたはばね鋼などの弾性
材料から作られており、弾性変形可能である。上押え板
６および下押え板７は、互いに近づくことによって、キ
ャピラリチューブ５を弾性的に蛇行状に曲げる。キャピ
ラリチューブ５の曲がりの大きさを調節することによっ
て、キャピラリチューブ５を通る冷媒の臨界流量を調整
することができる。キャピラリチューブ５に対する外力
を解放すれば、キャピラリチューブ５は弾性力によって
元の形状に復帰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機の作
動流体循環経路を流れる作動流体の流量を制御するため
の装置に関するものであり、特に、減圧器を構成するキ
ャピラリチューブによって流量を制御しようとするもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１０を参照して、空気調和機の冷房サ
イクルについて簡単に説明する。

【０００３】空気調和機は、主要な構成要素として、圧
縮器１と、凝縮器２と、減圧器３と、蒸発器４とを備え
る。冷房サイクルにおいては、作動流体としての冷媒
は、圧縮器１によって高圧ガスとして送り出される。こ
の冷媒は、室外の凝縮器２で空気中に熱を放散し、凝縮
する。凝縮した冷媒は、減圧器３によって減圧され、室
内の蒸発器４で室内から熱を吸収し蒸発する。この蒸発
器４の作用により、室内の空気は冷やされる。気化した
冷媒は、圧縮器１によって再び高圧ガスとして送り出さ
れる。

【０００４】暖房サイクルでは、冷媒の流れが逆にな
る。冷媒は、室外の蒸発器で空気中から熱を吸収し、室
内の凝縮器で室内に熱を放散して暖房する。

【０００５】減圧器３は、高圧の過冷却液となっている
冷媒の圧力を下げて膨張させる。また、絞る量を加減し
て、液の通過する量を調節する。

【０００６】上記のような減圧器３を構成する手段の１
つとして、キャピラリチューブが用いられる。キャピラ
リチューブを通る冷媒は、主として管壁との摩擦に起因
する抵抗力によって減圧される。キャピラリチューブの
入口に入る冷媒は高圧の過冷却液であるが、キャピラリ
チューブの出口部分では、気相と液相とが混在した２相
状態となっている。

【０００７】減圧器３をキャピラリチューブで構成した
空気調和機の場合、冷房サイクルまたは暖房サイクルを
流れる作動流体の臨界流量は、キャピラリチューブの長
さ、径、形状および内壁面の抵抗に密接に関係する。冷
媒（作動流体）がキャピラリチューブから受ける抵抗が
大きくなればなるほど、臨界流量は小さくなる。

【０００８】この発明にとって興味ある先行技術とし
て、特開昭６１−２３７９８０号に開示された空気調和
機、および特開昭６１−１５０５９号に開示された空気
調和機の冷媒流量制御装置がある。

【０００９】特開昭６１−２３７９８０号に開示された
空気調和機では、キャピラリチューブと蒸発器との間
に、形状記憶合金からなる細管を備える。形状記憶合金
製細管は、変態温度の高温側と低温側とで内径が異なる
ようにされている。細管の内径が小さいときには冷媒流
量が少なく、細管の内径が大きいときには冷媒流量が多
くなる。

【００１０】特開昭６１−１５０５９号公報に開示され
た空気調和機の冷媒流量制御装置では、絞り装置を、形
状記憶合金製の伸縮可能な毛細管と、この毛細管を直接
通電加熱する加熱電源とから構成している。この装置に
おいても、温度変化によって毛細管の形状が変化するこ
とに応じて、冷媒流量を制御している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した２つの先行技
術では、いずれも、毛細管を形状記憶合金で作り、温度
によって形状が変化する形状記憶効果によって冷媒流量
を制御するものである。形状記憶合金の形状記憶効果を
利用するものであるので、所定の温度にならなければ毛
細管の形状は変化しない。そのため、一定の温度条件で
冷媒流量を制御することはできない。

【００１２】また、形状記憶合金製の毛細管を利用した
流量制御装置では、形状記憶合金の変態点を挟んで高温
側と低温側との２段階でしか毛細管の形状を変化させる
ことができない。言い換えれば、２段階の流量制御しか
行なうことができない。

【００１３】この発明の目的は、たとえば温度条件とは
無関係に任意に作動流体の流量を制御できるようにする
ことである。より好ましくは、無段階に作動流体の流量
を制御できるようにすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に従った空気調
和機用キャピラリチューブは、弾性材料から作られてお
り、弾性変形可能となっている。弾性材料としては、弾
性変形可能な材料であればよく、好ましくはゴムまたは
ばね鋼である。

【００１５】キャピラリチューブに外力を加えれば、キ
ャピラリチューブは弾性的に変形する。この変形によっ
て作動流体に対する抵抗は変化し、作動流体の流量も変
化する。

【００１６】この発明に従った流量制御装置は、キャピ
ラリチューブを通る作動流体の流量を制御するための装
置であって、弾性材料から作られたキャピラリチューブ
と、外力を加えることによって、キャピラリチューブの
形状を弾性的に変化させる変形手段とを備える。この装
置によれば、キャピラリチューブに加える外力の大きさ
を調整することによってキャピラリチューブの形状の変
化の度合いを調節できる。キャピラリチューブを通る作
動流体の流量はキャピラリチューブの形状に密接に関連
するので、作動流体の流量を任意にかつ無段階に調節す
ることができる。

【００１７】１つの実施例では、変形手段は、キャピラ
リチューブの長さ方向における曲がりの大きさを弾性的
に変化させる。そのような変形手段として、キャピラリ
チューブを蛇行状に曲げるものであってもよく、あるい
はキャピラリチューブを渦巻状に巻き込むものであって
もよい。

【００１８】他の実施例において、変形手段は、キャピ
ラリチューブの断面形状を弾性的に変化させるものであ
る。

【００１９】この発明に従った流量制御方法は、弾性材
料から作られたキャピラリチューブの形状を弾性的に変
化させることにより、キャピラリチューブを通る作動流
体の流量を無段階に調整する。

【００２０】なお、この発明は、空気調和機の冷房サイ
クルおよび暖房サイクルのいずれにも適用可能である
が、以下の実施例では、便宜上、作動流体として「冷
媒」という用語を用いて説明する。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１および図２を参照して、この発明の実施の形態１を
説明する。

【００２２】減圧器を構成するキャピラリチューブ５
は、ゴムまたはばね鋼などの弾性材料から作られてい
る。したがって、外力が加えられることによって、弾性
的に変形する。流量制御装置は、キャピラリチューブ５
に対して、外力を加えるための上押え板６と、下押え板
７と、下押え板７を支える移動板８と、移動板８を上下
方向に移動させるための駆動手段（たとえばモータな
ど）９とを備える。上押え板６は、下方に垂れ下がった
垂下壁６ａを有し、下押え板７は、上方に突き出た立壁
７ａを備える。

【００２３】図１（ａ）に示す状態では、キャピラリチ
ューブ５に対して何ら外力が加えられていない。図１
（ｂ）に示す状態では、上押え板６と下押え板７とが互
いに接近し、キャピラリチューブ５を蛇行状に変形させ
ている。図１（ｂ）に示すようにキャピラリチューブ５
が蛇行状に変形すると、キャピラリチューブ内を流れる
冷媒に対する抵抗が大きくなり、臨界流量が小さくな
る。

【００２４】モータなどの駆動手段９を動作させること
によって下押え板７を下降させれば、上押え板６と下押
え板７との間隔が大きくなり、最終的には図１（ａ）に
示す状態となる。キャピラリチューブ５は弾性材料から
作られているので、外力が除去されるにつれて、元の形
状に復帰しようとする。上押え板６と下押え板７との間
隔の大きさを調節することによって、キャピラリチュー
ブ５の曲がりの大きさを変えることができる。キャピラ
リチューブ５内を流れる冷媒に対する抵抗の大きさは、
キャピラリチューブ５の曲がりの大きさに依存するの
で、臨界流量を任意にかつ無段階に制御することができ
る。

【００２５】実施の形態２ 図３〜図５を用いて実施の形態２を説明する。

【００２６】まず、図３（ａ）を参照する。ベースディ
スク１５上に、複数の固定軸１３が円状に配置されてい
る。固定軸１３に対して交互に、可動軸１４も円状に配
置されている。この可動軸１４は、ベースディスク１５
に形成された放射溝１６に沿ってベースディスク１５の
半径方向に移動し得るようになっている。ゴムまたはば
ね鋼などの弾性材料から作られているキャピラリチュー
ブ１０は、固定軸１３の外側を通過し、また可動軸１４
の内側を通過するように延在している。キャピラリチュ
ーブ１０の入口端１１および出口端１２はその位置が固
定される。

【００２７】図３（ａ）に示す状態から、可動軸１４が
ベースディスク１５の中心に向かって移動すると、図３
（ｂ）に示すように、キャピラリチューブ１０の曲がり
が大きくなる。この大きな曲がりによって、キャピラリ
チューブ１０を通る冷媒に対する抵抗が大きくなり、臨
界流量が小さくなる。可動軸１４の移動量を調整するこ
とによって、キャピラリチューブ１０の曲がりの大きさ
が調節されるので、臨界流量の大きさを任意にかつ無段
階に調整することができる。

【００２８】図４および図５を参照して、可動軸１４を
移動させるための機構について説明する。

【００２９】図４は、ベースディスク１５を図示してい
る。ベースディスク１５には、固定軸１３および放射溝
１６が設けられている。図４（ｂ）は、ベースディスク
１５に重なるように配置されるガイドディスク２０を図
示している。ガイドディスク２０には、複数の円周溝２
１および複数の案内溝２２が形成されている。各円周溝
２１は、ベースディスク１５上に設けられた各固定軸１
３を受入れる。案内溝２２は、ガイドディスク２０の半
径方向に対して傾斜した角度となるように形成されてい
る。したがって、各案内溝２２と各放射溝１６とは部分
的に重なる。

【００３０】図５（ａ）は、ベースディスク１５とガイ
ドディスク２０とが重なり合っている状態を図示してお
り、この状態は、図３（ａ）に対応している。図５
（ｂ）は、ガイドディスク２０が時計方向に最大限回転
している状態を図示しており、この状態は図３（ｂ）に
対応している。可動軸１４は、ベースディスク１５の各
放射溝１６とガイドディスク２０の各案内溝２２との重
なり部分に位置するので、ガイドディスク２０が時計方
向に回転するにつれて可動軸１４はディスク中心に向か
って移動する。ガイドディスク２０を反時計方向に回転
させれば、可動軸１４は外方に向かって移動し、キャピ
ラリチューブ１０の曲がりの度合いも小さくなる。

【００３１】実施の形態３ 図６および図７を参照して、実施の形態３を説明する。
図示する流量制御装置は、ゴムまたはばね鋼などの弾性
材料から作られたキャピラリチューブ３０と、キャピラ
リチューブ３０を内部に受入れる案内ケース３１と、案
内ケース３１の内面に沿うように配置された巻取帯３２
と、巻取帯３２を巻取るための巻取ドラム３３とを備え
る。図７に示すように、案内ケース３１内に挿入される
キャピラリチューブ３０は、２本のチューブが並列に走
り、その先端部分が連結され、かつ一方方向に巻かれた
形状になっている。

【００３２】巻取帯３２の一端３２ａは巻取ドラム３３
上に固定され、他端３２ｂは案内ケース３１の内面に固
定されている。図６（ａ）に示す状態から、巻取ドラム
３３を反時計方向に回転させていけば、巻取帯３２が巻
取ドラム３３上に巻取られ、それに応じて図６（ｂ）に
示すように、キャピラリチューブ３０も渦巻状に巻かれ
ていく。図６（ｂ）に示す状態では、キャピラリチュー
ブの曲がりの大きさが大きくなっているので、中を通る
冷媒に対する抵抗が大きくなり、臨界流量が小さくな
る。巻取ドラム３３を逆方向に回転させれば、弾性材料
から作られたキャピラリチューブ３０は、元の形状に復
帰しようとする。

【００３３】図６に示した装置によれば、巻取ドラム３
３の回転量を調整することによって、冷媒の流量を任意
にかつ無段階に調整することができる。

【００３４】実施の形態４ 図８および図９を参照して、実施の形態４を説明する。

【００３５】図示する流量制御装置は、ゴムまたはばね
鋼などの弾性材料から作られたキャピラリチューブ４０
と、キャピラリチューブ４０をゼンマイ状に収納してい
るケース４１と、ケース４１の中心で回転可能に設けら
れているコア４３とを備える。ケース４１は、円形外壁
４２を有する。図９は、ケース４１内に収容されるキャ
ピラリチューブ４０の先端部分を図示している。キャピ
ラリチューブ４０の先端部分４０ａは、コア４３に固定
される。キャピラリチューブ４０の他端４０ｂは、その
位置が固定される。

【００３６】図８（ａ）に示す状態から、コア４３が反
時計方向に回転すれば、図８（ｂ）に示すように、キャ
ピラリチューブ４０の先端に近い部分がコア４３に近接
して巻かれるようになり、曲がりの度合いが大きくな
る。したがって、コア４３の回転量を調節することによ
って、キャピラリチューブ４０を通る冷媒の流量を任意
にかつ無段階に調節することができる。コア４３に対す
る反時計方向への回転力を解放するか、あるいは逆方向
に回転させれば、キャピラリチューブ４０はその弾性力
によって元の形状に復帰しようとする。

【００３７】実施の形態５ 以上述べた実施の形態１〜実施の形態４は、いずれもキ
ャピラリチューブの長さ方向における曲がりの大きさを
弾性的に変化させるものであった。他の実施例として、
ゴムまたはばね鋼などの弾性材料から作られたキャピラ
リチューブに対して外力を加えることによって、その断
面形状を弾性的に変化させるようにしてもよい。この実
施例においても、断面形状の変化の大きさが大きくなれ
ばなるほど、冷媒に対する抵抗も大きくなり、臨界流量
が小さくなる。加える外力の大きさによって断面形状の
変化の大きさを調節でき、また外力を解放することによ
って断面形状を元の形状に回復させることができるの
で、臨界流量を任意かつ無段階に調節することができ
る。

【００３８】実施の形態１〜実施の形態５を用いてこの
発明を具体的に説明したが、これらの実施の形態は、例
示的なものであり、この発明の均等の範囲内において種
々の修正や変形が可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、弾性
材料から作られたキャピラリチューブの形状を弾性的に
変化させることによって作動流体の流量を制御するもの
であるので、その制御を任意にかつ無段階に行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャピラリチューブの形状を弾性的に変化させ
る変形手段の一例を示す図である。

【図２】図１に示した変形手段の斜視図である。

【図３】キャピラリチューブの形状を弾性的に変化させ
る変形手段の他の例を示す図である。

【図４】図３に示した変形手段の構成要素を示す図であ
る。

【図５】図３に示した変形手段の構成要素がどのように
動作するのかを示す図である。

【図６】キャピラリチューブの形状を弾性的に変化させ
る変形手段のさらに他の例を示す図である。

【図７】図６の装置に使用されるキャピラリチューブの
挿入先端部分を示す斜視図である。

【図８】キャピラリチューブの形状を弾性的に変化させ
る変形手段のさらに他の例を示す図である。

【図９】図８に示す装置に使用されるキャピラリチュー
ブの挿入先端部分を示す斜視図である。

【図１０】空気調和機の冷房サイクルを示す図である。

【符号の説明】

５ キャピラリチューブ ６ 上押え板 ７ 下押え板 １０ キャピラリチューブ １３ 固定軸 １４ 可動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池元 真佐美 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 宮村 幸雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 名迫 賢二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性材料から作られた弾性変形可能な空
   気調和機用キャピラリチューブ。
2. 【請求項２】 前記弾性材料は、ゴムである、請求項１
   に記載の空気調和機用キャピラリチューブ。
3. 【請求項３】 前記弾性材料は、ばね鋼である、請求項
   １に記載の空気調和機用キャピラリチューブ。
4. 【請求項４】 キャピラリチューブを通る作動流体の流
   量を制御するための装置であって、 弾性材料から作られたキャピラリチューブと、 外力を加えることによって、キャピラリチューブの形状
   を弾性的に変化させる変形手段とを備えた流量制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記変形手段は、キャピラリチューブの
   長さ方向における曲がりの大きさを弾性的に変化させ
   る、請求項４に記載の流量制御装置。
6. 【請求項６】 前記変形手段は、キャピラリチューブを
   蛇行状に曲げるための手段を備える、請求項５に記載の
   流量制御装置。
7. 【請求項７】 前記変形手段は、キャピラリチューブを
   渦巻状に巻き込むための手段を備える、請求項５に記載
   の流量制御装置。
8. 【請求項８】 前記変形手段は、キャピラリチューブの
   断面形状を弾性的に変化させる、請求項４に記載の流量
   制御装置。
9. 【請求項９】 弾性材料から作られたキャピラリチュー
   ブの形状を弾性的に変化させることにより、キャピラリ
   チューブを通る作動流体の流量を無段階に調整する、流
   量制御方法。