JPS61294275A - 冷凍サイクル用四方弁 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍サイクル、特にヒートポンプ型の空ＩＩ
機の冷暖房の切換えに用いる冷凍サイクル用四方弁に関
するものである。

従来の技術 近年、冷凍サイクル用四方弁は、空調機のヒートポンプ
化が、進むにつれ、その？＃要は急増しており、小型化
、低コスト化、さらには黄機の暖房能力向上の観点から
低熱損失化等の性能改善の要求が強くなっている。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の冷凍サイク
ル用四方弁の一例について説明する。

第４図従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図を示すもの
である。１は密閉された円筒状の弁本体、２−９３は前
記弁本体１の局面の両端に反対方向に接続された吐出管
と吸入管、４．５は前記吸入管３を中央にして両側に設
けられた第−及び第二の導管である。この第一の導管４
は、室内側熱交換器（以下室内器）（図示せず）に接続
され、また第二の導管５は室外側熱交換器（以下室外器
）（図示せず）に接続されている。前記弁本体１に接続
した４本の２．３．４．５はそれぞれ弁本体１内に開口
しており、また並設した３本の管２゜４．５の開口端は
、弁本体１の軸方向に面一にしてシート６を介して弁本
体１に固定されている。

７は前記弁本体１の内部にあって前記シート６面を軸方
向に摺動する摺動弁であり、前記吸入管３と第一の導管
４、又は吸入管３と第二の導管５を択一的に連通せしめ
るＵ字状の凹面７ａを有している。８．９は前記摺動弁
７の両側に連結板１０で連結されて配設されたピストン
体で、それぞれ微小穴８ａ　、９ａを有する。１１．１
２は前記弁本体１の端面を密封する蓋である。１３．１
４は前記蓋１１゜１２の間の空間（Ｒ１）（Ｒ２）に開
口する抽気管で、Ｎ磁式パイロットパルプ１５の通電操
作により前記吸入管３と択一的に切換連通して低圧ガス
を導入する。

以上のように構成された冷凍サイクル用四方弁について
その動作を説明する。

電磁パイロットバルブ１５の通電操作により、抽気管１
３．１４を介して空間（Ｒ１）あるいは空間（Ｒ２）と
吸入管３とを択一的に連通して空間内圧力を低下させる
とともに、ピストン体８，９の微小穴８ａ　、９ａを介
して弁本体１内の吐出側圧力を反対側の空間に導入して
高圧とすることにより、雨空間（Ｒ１）（Ｒ２）の高低
圧力差でピストン体８．９に連結する摺動弁７を移動さ
せる。

そして吐出管２より導入される高圧冷媒を、連通してい
る第二の導管５に流動させ、室内器を凝縮器として用い
て室内を暖房し、又は高温冷媒を、連通している第一の
導管４に流動させ、室外器を凝縮器に且つ室内器を蒸発
器として用いて室内を冷房するものである。

発明が解決しよりとする問題点 しかしながら上記のような構成では、冷媒通路の切換動
作を、弁本体１の両端の空間（Ｒ１）と（Ｒ２）の圧力
差による摺動弁７の移動によって行っているため、パイ
ロットバルブ１５や抽気管１３゜１４、ピストン体８，
９などのパイロット機構が必要であり、このために大型
で構造が複雑となり、しかも高コストであった。これを
解決する方法として、摺動弁７をソレノイドにより直接
駆動する方式が考えられるが、駆動するために大きなパ
ワーを要するため超大型のソレノイドが必要であり、消
費電力も大きくなるため未だ商品化されていない。さら
に上記の構成では、暖房時においては圧縮機で圧縮され
た高温高圧ガスが吐出管２より第二の導管５を経て室内
器に達し、凝縮器として熱交換し、熱を室内に放出して
暖めるものであるが、吐出！！２より弁本体１の内部に
導入された高温高圧ガスは、弁本体１からの放熱と、摺
動弁７やシート６などによる低圧低温ガス側への熱り−
クとにより、第二の導管５から導出される時には１０℃
近くも温度降下をきたしており、その結果、凝縮器にお
ける熱効率が低下し、システムの暖房能力を大巾にダウ
ンさせるという問題点も有していた。

本発明は、上記問題点を鑑み、低コストで小型のパイロ
ットバルブレス型でありながら、消費電力が小さく、し
かち暖房時における四方弁での熱リーク量を軽減するこ
とにより、システムの暖房能力をアップすることができ
る冷凍サイクル用四方弁を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷凍サイクル用四
方弁は、冷凍通路を切換える摺動弁を直接ソレノイドに
より駆動するとともに、このソレノイドのコイルと直列
に接続さた正特性サーミスタ素子を熱交換的に取り付け
て、前記コイルを正特性サーミスタ素子の直列回路への
通電を暖房運転時に行うよう構成したものである。

作用 本発明は上記した構成によって、ソレノイドのコイルへ
の通電電流を、通電初期のみ大きくし、大きな吸引力を
引き出して弁切換を行うとともに、その後は、正特性サ
ーミスタ素子の電流制限作用により保持トルク相当の通
電電流に絞ることができるため、コイルへの大電流通電
時間は極めて短かくなる。その結果、コイルの小型化が
図れることから、弁切換が、従来の如くパイロット機構
や超大型のソレノイドを用いなくても可能となり、大幅
な低コスト化、小型化、低入力化が図れるものである。

しかも暖房運転時には、前記正特性サーミスタ素子の電
流制限による発熱量が弁本体へ伝熱されるため、四方弁
における熱リーク量が軽減され、システムの暖房能力の
向上も併せて図れるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例における冷凍サイクル用四方弁
について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における冷凍サイクル用四方
弁の非通電時（冷房状態）の断面図を示すものである。

１６は弁本体を形成するシリンダ、１７は前記シリンダ
１Ｇの一端１６ａに嵌合溶接された蓋である。１８は前
記１１７に取り付けられた吐出管であり、圧縮１１１９
の吐出側に接続されている。２０は前記圧縮′ａ１９の
吸入側に接続された吸入管であり、前記シリンダ１Ｇの
側壁１６ｂに取り付けられている。

２１、２２は前記吸入管２０の取付位置の裏側の側壁１
８Ｃから吸入管２０とは反対方向に導出された第一、第
二のＩＩ管であり、各々凝縮器又は蒸発器として可逆的
に機能する室内器２３、室外器２４に接続されている。

２５は前記シリンダ１６内にあって軸方向へ旧動可能な
スプール弁であり、樹脂性コーティング２５ａを有する
。このスプール弁２５の一端と中央部には、前記シリン
ダ１６の内壁１６ｄに周接し受圧部を形成する第一、第
二の環状のシート弁２５ｂ、２５Ｃを有し、他端は後述
する操作用ソレノイド２７のプランジャ部２５ｄを有し
、かつ前記環状シート弁２５ｂ、　２５ｃの両サイドを
連通する中空導孔２５ｅを有している。２６は前記シリ
ンダ１６の他端を閉塞する蓋である。２１は前記蓋２６
の中央に固定的に取り付けられた操作用のソレノイドで
あり、固定鉄心２８、コイル２９、復帰バネ３０より構
成されており、コイル２９への通電制御により、前記ス
プール弁２５が前記復帰バネ３０に抗してシリンダ１６
内を軸方向に摺動する。３１は前記１１７の外面にカシ
メ等により密着して熱交換的に取り付けられたドーナツ
型の絶縁樹脂モールドタイプの正特性サーミスタ素子で
あり、リード線３２により前記コイル２９と直列にして
電源に接続されている。なお、前記スプール弁２５にお
ける第一の環状シート弁２５ｂと第二の環状シート弁２
５０の位置は、第１図のようにスプール弁２５の第一の
位置（電源３３オフ状態）において吸入９！Ｆ２０と第
一の導９１２１を連通させると共に、電源３３オンによ
りコイル２９が励磁されてスプール弁２５が吸入された
第二の位置（第２図−暖房状１）に゛おいて吸入管２０
と第二の導！！２２を連通させる如く設計されている。

以上のように構成された冷凍サイクル用四方弁について
、以下第１図〜第３図を用いてその動作を説明する。第
１図は電源３３オフ状態、つまりコイル２９が非通電時
の態様（冷房状態）を示したもので、スプール弁２５の
プランジャ部２５ｄＩｌｔｔ！帰バネ３０の作用で図の
左方に付勢され、両環状シート弁２５ｂ、　２５ｃによ
り吸入管２０と第一の導！！２１が連通され、一方、吐
出管１８と、第二の導ｖ１２２もスプール弁２５の中空
導孔２５ｅを通って連通される。従って冷媒ガスは、圧
縮機１９→吐出管１８→第二の導管２２→室外器２４→
膨ｗｔ器３４→室内器２３→第一の導管２１→吸入管２
０→圧縮機１９のサイクル回路となる。

次に電源３３をオンとすると、コイル２９へ通電されて
スプール弁２５のプランジャ部２５ｄは復帰バネ３０の
付勢力に抗して固定鉄心２８に吸着され、第二の環状シ
ート弁２５０が蓋２６に当接して止まり、その後はコイ
ル２９と直列に接続された正特性サーミスタ素子３１の
電流制限作用により、スプール弁２５の保持トルク相当
の電流に絞られる（第３図）。

この結果、両環状シート弁２５ｂ、　２Ｓｃにより、第
２図に示すように吸入管２０と第二の導管２２は連通さ
れる一方、吐出管１８と第一の導管２１も連通される。

この時、冷媒ガスは圧縮機１９→吐出管１８→第一の導
管２１→室内器２３→膨張器３４→室゛外器２４→第二
の導管２２→吸入管２０→圧縮１１１９のサイクル回路
となり、暖房状態となる。この時、正特性サーミスタ素
子３１の電流制限により生じる発熱は、蓋１７を通して
弁本体内に伝熱され、高温高圧ガスからの放熱を抑えて
いる。

以上の・ように本実施例によれば、冷媒通路を構成する
吐出！！１８、吸入管２０、第一、第二の導管２１゜２
２を切換えるスプール弁２５を直接駆動するソレノイド
２７のコイル２９と、正特性サーミスタ素子３１とを直
列に接続することにより、ソレノイド２７のコイル２９
への通電電流を通電補則のみ大きくして大きな吸引力を
引き出して弁切換を行うとともに、その後は正特性サー
ミスタ素子３１の電流制限作用により保持トルク相当の
通電電流に絞ることができるためコイル２９への大電流
通電時間は穫めて短かくなる。その結果、コイル２９の
小型化が図れることから、弁切換が従来の如くパイロッ
トパルプ機構や超大型のソレノイドを用いなくても可能
となり大巾な低コスト化、小型化１．低入力化が図れる
ものである。さらに暖房運転時には正特性サーミスタ素
子３１の電流制限による発熱層が蓋１１を通して弁本体
内部の高ｍｓ圧ガスに伝熱され、その結果、四方弁にお
ける熱り−ク量が軽減され、システムの暖房能力の向上
も併せて図れるものである。

発明の効果 以上のように本発明は、冷媒通路を切換える摺動弁を直
接ソレノイドにより駆動すると共に、このソレノイドの
コイルと直列に接続した正特性サーミスタ素子を弁本体
と熱交換的に取り付けて、前記コイルと正特性サーミス
タ素子の直列回路への通電を暖房運転時に行うことによ
り、低コストで小型のパイロットバルブレス型でありな
がら消費電力が小さく、しかも暖房時における四方弁で
の熱リーク量を軽減することによりシステムの暖房能力
をアップすることができる冷凍サイクル用四方弁を提供
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例の冷凍サイクル用四
方弁を示し、第１図は冷房状態を示す断面図、第２図は
暖房状態を示す断面図、第３図は正特性サーミスタ素子
の電流制限作用によるコイル電流の経時変化特性図、第
４図は従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図を示したも
のである。 １６・・・シリンダ、１８・・・吐出管、１９・・・圧
縮機、２０−・・吸入管、２１．２２・・・導管、２３
・・・室内器、２４・・・室外器、２５・・・摺動弁（
スプール弁）、２７・・・ソレノイド、２９・・・コイ
ル、３１−・・正特性サーミスタ素子、３３・・・電源
代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 一−７一一 第２図 屯ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　弁本体を形成するシリンダと、このシリンダに接
   続した吸入管、吐出管および２本の冷媒通路用の導管と
   、前記シリンダ内を摺動して前記４本の導管により形成
   した冷媒通路を切換える摺動弁と、この摺動弁を直接駆
   動するソレノイドと、このソレノイドのコイルと直列に
   接続し且つ前記シリンダの一部に熱交換的に取付けた正
   特性サーミスタ素子とを備え、前記コイルと正特性サー
   ミスタ素子の直列回路への通電を暖房運転時に行う冷凍
   サイクル用四方弁。