JPS59151682A - 電気式可逆膨張弁 - 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】 この発明は、冷凍サイクルにおいて冷房・暖房兼用のヒ
ートポンプ式空気調和機等に使われる電気式膨張弁に関
１゛るものである。

第１図は従来の電気式膨張弁を利用した空気調和装置の
冷凍サイクル構成図であり、図中（１）は圧縮機、（３
）は室外側熱交換器、（５）は室内側熱交換器で、圧縮
機（１）により圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは四方
弁（２）で切り換えられて冷房または暖房運転になる。

第１図は冷房運転例を示し、四方弁（２）を通った高温
・高圧の冷媒ガスは室外側熱交換器（３）で凝縮し、電
気式膨張弁（４）に至る。ここで断熱膨張し、低圧の気
液二相になった冷媒は室内側熱交換器（５）で蒸発ガス
化して、再び四方弁（２）を通ってアキュームレーター
（６）に至り、ここから吸入配管（ロ）を通って再び圧
縮機（１）に戻る。以上のサイクルで運転される冷凍サ
イクルにおいて、電気式膨張弁（４）の開度を制御する
方法は、吸入配管（２）の途中に設けられた温度センサ
ー（７）と、同じく吸入配管（２）の途中に設けられた
圧力センサー（８）の信号とか制御器Ｑηに送られ、制
御器ａυにおいでこの両信号からスーパーヒート量を演
算し、この結果による信号で制御されるようになってい
た。

また他の方法としでは圧力センサー（８）の代りに蒸発
器（第１図の場合は室内側熱交換器（５））の配管に設
けられた温度センサー（９）で蒸発器飽和温度を検出し
、この信号と吸入配管に）の温度センサー（７）の信号
とでスーパーヒート量を演算し又制御していた。この場
合、冷凍サイクルの運転が逆転し、暖房になった場合は
室外側熱交換器（３）に取り向けられた温度センサーＨ
と吸入配管（２）の温度センサー（７）とが使われてい
た。

ところがこのような従来のものでは前者の場合、圧縮機
（］）への吸入圧力を検出する圧力センサーが高価で信
頼性に乏しく実用には適さなかった。また後者の場合、
蒸発器飽和温度を検出するためには室外側熱交換器と室
内側熱交換器との１両者に温度センサーを設けなければ
ならない。さらに過渡運転時や起動時には温度センサ一
部が飽和状態になっているとは限らず制御温度として使
いにくい、　　　　　欠点を有していた。

仁の発明は以上の欠点をなくし、過渡運転時や起動時も
正確に低圧側圧力の飽和温度を検出可能にする機能を付
加した電気式可逆膨張弁を提供することにあり、ぞの構
゛成は常に膨張弁の低圧側かう冷媒カバイパスするバイ
パス路を設ケたモノである。

以下図示実施例を参照して詳細に述べる。

第２図はこの発明り電気式可逆膨張弁（ハ）の断面区で
あり、（へ）はボディー、ｏ慢は冷媒流入口、αＧは冷
媒流出口でこの流入、流出口は冷暖切換により切換わる
。（１０はこの流入口０ゆと流出口（ト）との間に収け
られた弁口を形成′リ−るバルブポート、ａηは弁口の
回置を調節するバルブピンで磁性体でできている。（ト
）はボディα葎の蓋兼バルブピンリストツバ−で同じく
磁性体でできている。０りはこのストッパー（ハ）とバ
ルブピンａＶの間に設けられたスプリングで常時バルブ
ピン０ηが弁口を閉塞するよう付勢している。に）は嘔
磁コイルで、ｅυはそのリード線である。磐はバルブボ
ート明□に設けられたバイパス路で、ン合Ｗ、流入口Ｑ
◆および冷媒流出口に）り両方に開口している。に）は
こり両者の開口を開閉する２コリ弁球で互に連結されて
おり、冷媒の流入圧力によって流入側は開口を閉塞し、
冷媒流出側は関数）るようになっている。

このような構成になる電気式可逆膨張弁はリート保しυ
からり嵐気信号に応じてバルブピンＱａがスプリング（
ＩＱの付勢力に抗して移動し、弁口を開度する。従って
電気信号により開度を調節できる。

バイパス路（イ）は弁球に）によって冷媒流入側が閉塞
さ６、流出側が開口しているので、常に断熱膨張後の冷
媒、即ち低圧側り冷媒がバ１″パス路に）に流入する。

以上のような電気式可逆膨張弁を用いた冷凍サイクル装
置について第３図をもとに説明する。この図（１）は圧
縮機、（２）は四方弁、（３）は室外側熱交換器、（５
）は室内側熱又換器、（６）はアキュームレーター、（
７）は吸入温度センサーでこれらは第１図に示す従来の
装置と同じものである。（イ）は一端が電気式可逆膨張
弁（ハ）のバイパス路四に接続された冷媒配管でアキュ
ームレーター（６）の冷媒吸入管に他端が接続されＩい
り。（イ）はこの配管（ハ）のアキュームレーター吸入
側近傍に設けられた温度センサー、αυは制御器でその
構成は第４図に示シー如く三菱は機製マイクロコンピュ
ータＭ８’？４８　□ｆ主体に構成されている。即ち吸
入配管（ロ）の温度センサー（７）はん巾変換器に）を
介してマイクロコンピュータ（財）の入力ポートに接続
されている。同、様にして温度センサー（ホ）もＡ／Ｄ
　変！に）を介、してマイクロコンピュータ（ハ）に接
続される。電気式可逆膨張弁（ハ）の電磁コイル（イ）
にはホトカプラー四の受光部を通して直流電源軸から電
流が渡れる。マイクロコンピュータに）の出力ポートか
らの制御信号は反転器ｃｌρで反転され、ホトカプラー
に）の発光部に制御信号に応じた電流を流し、この発光
部は′ｉｄ流に応じた発光をし、受光部を介して制御信
号に応した電流を電磁コイル？）に流ず。

このような構成からなる冷凍サイクル装置にあって、冷
媒は電気式可逆膨張弁弼で断熱膨張した後の冷媒の一部
がバイパス路四を通ってアキュームレーター（０）の冷
媒吸入管にバイパスする以外は第１図に示）従来装置と
同じ冷媒回路を形成する。

第５図は第８図の実施例による冷凍サイクルの動きをモ
リエル；原図上で示したもので、横軸はエンタルピーＨ
を、縦軸は圧力Ｐを示”ツ。図中Ａは圧縮機（１）の吸
入冷媒状態を、Ｂは吐出冷媒状態を、Ｃは膨張弁入口の
冷媒状態を、Ｄは膨張弁出口冷媒状態を示す。またＥは
バイパス路に）からの冷媒配管に）の出口の冷媒状態を
示し、破線はＲ−２２のモリエル線図上、等圧・等濡縁
を示す。

第６図は蒸発器内の冷媒の流動様式のモデル図であり、
冷媒の流れ方向を矢印で示し、ａは波状流、ｂは環状流
、Ｃは噴霧流、ｄはガス流を示す。

第７図と第８図は冷凍サイクル起動時の蒸発器内の冷媒
の物性変化の実験結果による特性図であり、第７図は起
動時から定常時までの蒸発器を構成する熱交換器配管の
温度特性を示し、第８図は冷媒のかわき度Ｘに対する圧
損△Ｐの特性図である。

第１図に示す従来の冷凍サイクルのようにス・−パーヒ
ート孟の検出に、温度センサー（９）又はαＱによって
、第７図に示す蒸発器の管壁温度を把握しようとすれば
第６図のように冷媒のが。動謙式の変温にともなって第
８図のような圧損分布が発生し、吸入圧力に相当する飽
和温度の検出が不−Ｂｊ’　ｆ２である。ところが第３
図の実施例によｎば、電気式可逆膨張弁（ハ）のバイパ
ス路（支）１から飽和冷媒が流出し、第４図のＥ点に至
り、正確に飽和温度が検出でき圧縮機への冷媒ガスのス
ーパーヒート量が正確に演算でき、これによって電気式
可逆膨張弁の開度を制御するのでスーパーヒート量が一
定にでき最大成績係数の運転が可能となる。

つぎに制御装置αυ内における演算および判断機能の一
実施例について第９図のフローチャートにより説明り−
る。この第９図において′１゛ｌは温度センサー（７）
で検出した圧縮機（１）への冷媒吸入温度、１゛ｓは温
度センナ−に）Ｃ゛検出た蒸発器飽和温度、ＳＨはスー
パヒート量、ＳＨ，、ＳＨ２は設定値、Ｅは検出時の電
気式可逆膨張弁の開度、△Ｅは開度中、Ｋは定数を示ず
。

この第９図において、ステップＡ−こ゛ある一定時間△
を毎に、第８図に示り”温度センサ２６による飽和温度
Ｔｓと、温度センサ７による吸入温度Ｔｉを読み込む。

次に、ステップＢにおいて、上記吸入温艮Ｔｉと飽和温
度′■′５との差をスーパヒート、ＱＳＨとして演算−
する。

そこで、ステップＣに移行し、演算されたスーパヒート
量ＳＨが設定値ＳＨＩより大でＳＨ２より小の場合はス
テップＣからステップＡに戻り電気式可逆膨張弁に）の
開度Ｅ※はそのままで再び△を時間後の測楚をする。

また、ステップＣにおいて、演算されたスーパヒート量
が設定値ＳＨ２より大きいときはステップＣからステッ
プＦに移行し、電気式可逆膨張弁（ハ）の開度ＥＭは開
く方向の信号△Ｅを出す。

逆ζこ、演算されたスーパヒート量のＳ　Ｈが設定値Ｓ
Ｈ１以下（ステップＤ）のときけも気式司逆膨張弁（至
）のｉ度Ｅ＞〈はステップＥで閉じる方向の信号−Ｉ（
・△Ｅを出５゛。

ここで特色があるのは■気式可逆＃Ｓ歩弁（財）の開度
を開く巾の信号かムＥであるのに苅しＣ−気へ可逆膨張
弁（至）を閉じる巾の信号が一■（・へＥ（！（〉１）
というよう（こ閉じる巾が大きいことである。

これは、圧縮機Ｉを醋護する意味から故圧縮・？極力避
けるため、閉じるスピードまたは閉じる鍬を大きくジノ
こことｔ′ある。

第１０図は電気式可逆膨張弁（ハ）の他の実施例を示す
もので、＠２図に示すものが電磁式であるのに対し、こ
れはパルスモータを用いたものであり、リード線Ｑυか
ら制御装置αυよりの制御信号パルスカスチータコイル
ＧＲｉζ入力されるさこのパルス数に応じてバルブピン
α力と一体化されたロータに）が回転し弁口の開度を調
節する。←やは均圧孔であり、その他は第２図に示すも
のと略同−のものである。

以上のべたようにこの発明によれば、断熱膨張した後の
低圧冷媒がバイパスするバイパス路を電気式可逆膨張弁
に設けているのて・、このバイパス路を用いることによ
り冷凍サーｒクルにおける冷媒の蒸兄飽ＰｆＪ温度を正
確に測ることができ、従つＣ冷媒の飽和温度と圧縮機−
＼の吸入温度とでスーパヒート量を正確に６シ算でき、
このスーパヒート量を用いた制御が確実に行えるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍サイクル構成図、第２図はこの発明
の一実施例を電気式可逆膨張弁の縦断面図、第３因は第
２ＩＡの電気式可逆膨張弁、を用いた一実施例を示Ｊ冷
凍すイクル溝或図、第４図は第３因の制御装置部の回路
図、第５図は第８丙の装置のモリエル線図、第６図は蒸
発管内の冷媒の流動様式のモデル図、第７図は蒸発器管
壁の温度分布を示す特性図、第８図は蒸発管内の圧力損
失分布を示ず特性図、第９図は制御装置のプログラムの
−例を示すフローヤ−１・−ト、第１０図はこの発明の
他の実施例を示−９−電気式可逆膨張弁の縦断面図であ
る。 図中同一符号は同一または相当部分を示し、（１，）は
圧縮様、（２）は四方弁、（３）は室外側熱交換器、（
５）は室外側熱交換器、（６）はアキュームレータ、（
７）は吸入温度センサー、０υは制−１ＪＪ装置、Ｏｅ
はボディー、Ｏ（は冷媒流入口、Ｑｅは冷媒益田口、θ
Ｏはバルブポート、０７１はバルブビン、（社）は電磁
コイル、（イ）はバイパス路、Ｑ：ｊは弁球、Ｑ少は）
電気式可逆膨張弁、（ハ）は飽和温度センサー、−はマ
イクロコンピュータ、（ホ）はホトカブラ・−１（イ）
はロークーで茨、る。 代理人　葛野偲− 第１１Ｎ 第２図 第；３１ｉ ２′２ 第４図 →−Ｖ 第５図 を 第６図 入口 第７図 ずス研’；ＪＯ％ノー 第８図 χ（リウチ）１＞　　　　　　　　　　　　スーパーし
−ｌｌスス９図 、左ＥＭＡＸ≦△Ｅ　≦ＬＥＭＡＸ　　　　Ｋン１１０ 第１０図 Ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気信号によって開度を制御できる冷凍サイクルの電気
   式可逆膨張弁において、常にその膨張弁の低圧側から冷
   媒がバイパスするバイパス路を設けたことを特徴とする
   電気式可逆膨張弁。