KR100366861B1 - 냉매유량제어밸브및냉매유량제어밸브를사용한냉동장치 - Google Patents

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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

(구성) 압축기(51), 열원측 열교환기(54), 감압장치(56, 57), 이용측 열교환기(53)를 사용한 냉동사이클, 열원측 열교환기(54) 및/또는 이용측 열교환기(53)에서의 유로방향이 항상 일정하게 되도록 냉매유로를 전환하고, 이용측 열교환기(53)의 각각의 냉매배관접속쪽에 접속되어, 냉각운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 가열운전시에는 거의 압력손실없이 냉매를 통과시키는 제 1의 유량제어밸브(56) 및 가열운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 냉각운전시에는 거의 압력손실없이 냉매를 통과시키는 제 2의 유량제어밸브(57)를 갖춘 것이다.
(효과) 열원측 열교환기(54) 및/또는 이용측 열교환기(53)에서의 냉매의 유로방향을 냉각/가열운전에 관계없이 항상 1방향에 설정하여도 제어밸브의 수가 늘어나지 않는다.

Description

냉매유량제어밸브 및 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치
(산업상의 이용분야)
냉동사이클을 사용한 전기기기에 있어서, 특히 냉매의 유량을 제어하는 유량제어밸브에 관한 것이다.
또, 냉동사이클내를 순환하는 냉매의 유량을 조절하는 유량제어밸브를 갖춘 전기기기에 관한 것이다.
(종래의 기술)
종래의 유량제어밸브로서는 일본국 특공평 5-78739호 공보에 기재된 것이 있었다. 이 공보에 기재된 것은 스테핑 모우터의 회전동작을 기어로 선단이 테이퍼상으로 된 스핀들 (밸브) 의 상하동작으로 변환하여, 이 스핀들의 선단과 밸브시트의 냉매유로와의 틈새에서 흐르는 냉매의 양을 가변하는 것이었다.
따라서, 스테핑 모우터의 회전각에 따라 스핀들이 상하이동하여 밸브시트와의 틈새가 가변되어 흐르는 냉매의 양이 임의로 제어되는 것이었다.
(발명이 해결하려고 하는 과제)
상기한 바와같은 종래의 유량제어밸브에서는 스핀들의 선단과 밸브시트와의 틈새로 냉매유량을 조절하고 있었으므로, 냉매의 최대유량은 밸브시트에 설치된 냉매유로에서 결정되고 있었다.
이러한 구조의 유량제어밸브는 일반적으로 냉동사이클 내에서 감압장치 (예컨대, 전동 팽창밸브나 모세관 등의 죄임을 목적으로 하는 기기) 로서 사용되고 있었으므로, 이 유량제어밸브에서 압력손실이 생겨도 아무런 문제는 없고, 오히려 이 압력손실을 조정하기 위한 것이었다.
그러나, 열교환기 내에서 냉매의 흐르는 방향을 항상 일정방향으로만 한정한 냉동 사이클을 설계한 경우에, 이 냉동사이클을 역사이클로 하면 감압장치의 위치를 열교환기의 입구쪽과 출구쪽에서 나누어 사용할 필요가 생긴다.
즉, 열교환기의 입구쪽의 유량제어밸브를 감압장치로서 기능시킬 때에는 열교환기의 출구쪽의 유량제어밸브에서 압력손실이 생기는 것은 냉동사이클의 운동효율을 저하시키고, 열교환기의 출구쪽의 유량제어밸브를 감압장치로서 기능시킬 때에는 열교환기의 입구쪽의 유량제어밸브에서 압력손실이 생기는 것은 상기와 똑같이 냉동사이클의 운동효율을 저하시키므로 바람직한 것은 아니다.
이 때문에, 종래에는 유량제어밸브와 병렬로 압력손실이 생기지 않는 큰 직경의 바이패스관을 설치하여 감압장치로소 기능시키지 않는 쪽의 유량제어밸브를 바이패스시키는 것이었다.
따라서, 종래의 유량제어밸브에서는 항상 바이패스밸브를 필요로하여, 밸브의 수가 증가함과 동시에, 이 유량제어밸브를 사용한 냉동장치의 대형화는 피할 수 없는 것이어서, 최근의 기기의 소형화와 상반되는 것이었다.
또, 유량제어밸브와는 별도로 바이패스밸브를 제어하기 위한 드라이브회로 및 제어기도 필요하게 되어 냉동장치의 제어를 더욱 복잡하게 하는 것이었다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명의 유량제어밸브는 냉매의 단일한 유로방향에 대하여, 소정의 범위내에서 냉매의 유량을 조절하기 위한 구성과 열린상태에서 이 구성을 통하지 않고 냉매를 통과시키는 바이패스로를 동일한 냉매유로내에 설치한 것이다.
또, 본 발명의 유량제어밸브를 사용한 냉매장치는 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 사용한 냉동사이클을 가진 냉동장치에 있어서, 상기 감압장치에 냉매의 동일 유로방향에 대하여 소정의 범위내에서 냉매의 유량을 조절하기 위한 구성과 열린상태에서 이 구성을 통하지 않고 냉매를 통과시키는 냉매유로를 갖춘 냉매유량제어밸브를 사용한 것이다.
또, 본발명의 유량제어밸브를 사용한 냉동장치는 압축기, 열원측 열교환기, 감압장치, 이용측 열교환기를 사용한 냉동사이클을 냉각운전시에는 냉매가 압축기, 열원측 교환기, 감압장치, 이용측 열교환기를 차례로 흐르도록 하고, 가열운전시에는 냉매가 압축기, 이용측 열교환기, 감압장치, 열원측 열교환기를 차례로 흐르도록 하는 냉매유로 전환수단을 갖춘 냉동장치에 있어서, 상기 수단은 열원측 열교환기 및/또는 이용측 열교환기에서의 냉매의 유로방향이 항상 일정하게 되도록 냉매유로를 전환하고, 상기 감압장치는 이용측 열교환기의 각각의 냉매배관 접속쪽에 접속되어 냉각운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 가열운전시에는 대체로 압력손실없이 냉매를 통과시키는 제 1의 유량제어밸브 및 가열운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 냉각운전시에는 대체로 압력손실없이 냉매를 통과시키는 제 2의 유량제어밸브를 갖춘 것이다.
또, 상기 유량제어밸브는 냉매의 단일한 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와 1차쪽에 설치되는 제 2의 밸브시트와 이 제 2의 밸브시트에 구성된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 밸브체로 구성됨과 동시에, 상기 제 2의 밸브시트에는 제 1의 밸브시트에 설치된 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 상기 제 2의 냉매유로와 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와 제 2의 밸브시트를 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 구동하는 구성을 갖춘 것이다.
또, 본 발명의 유량제어밸브는 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트와 이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와 냉매의 유로방향에 대하여 전후하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 가변하는 밸브체와 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량 이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트로 부터 떨어지게하는 구성을 갖춘 것이다.
또, 본 발명의 유량제어밸브는 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트, 이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와 냉매의 유로방향에 대하여 전후하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 완저히 닫힌상태에서 가변하는 밸브체와 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고, 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트에서 떨어지게하는 구성을 갖추고 냉동장치의 운전정지시에는 양유량제어밸브를 완전히 닫힌상태로 하는 것이다.
또, 상기 유량제어밸브는 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와 1차쪽에 설치되는 제 2의 밸브시트와 이 제 2의 밸브시트에 구성된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 밸브체로 구성됨과 동시에, 상기 제 2의 밸브시트에는 제 1의 밸브시트에 설치된 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 상기 제 2의 냉매유로와 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와 제 2의 밸브시트를 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 구동하는 구성을 갖춘 것이다.
또, 본 발명의 유량제어밸브는 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트와 이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 이동하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 가변하는 밸브체와 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트에서 떨어지게 하는 구성을 갖춘 것이다.
또, 본 발명의 유량제어밸브는 냉매유로중에 설치된 밸브시트와 이 밸브시트의 제 1의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 제 1의 밸브체와 상기 밸브시트의 제 1의 냉매유로와 달리 제 1의 냉매유로의 외주쪽에 설치된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 제 2의 밸브체와 제 1의 밸브체가 제 1의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 2의 밸브체를 제 2의 냉매유로를 통과하는 냉매가 증가하는 방향으로 이동시키는 구성을 갖춘 것이다.
(작용)
이렇게 구성된 냉매유량제어밸브에서는 냉매의 유량을 전개 (냉매가 압력손실없는 상태)로 통과시키는 상태에서 바라는 압력손실로 통과시키는 (감압장치로서 작용시키는) 상태까지 임의로 변화시킬 수 있다.
또, 이렇게 구성된 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치에서는 이 냉매유량제어밸브는 감압장치와 바이패스용의 개폐밸브와의 기능를 갖추고 있으므로, 냉동사이클을 구성하는 밸브의 수를 줄일 수 있다.
또, 이렇게 구성된 냉매유량제어밸브는 냉매의 유량을 전개 (냉매가 압력손실없는 상태)로 통과시키는 상태에서 바라는 압력손실로 통과시키는 (감압장치로서 작용시키는) 상태를 거쳐 냉매의 유량을 완전히 닫히는 상태까지 바꿀 수 있다.
또, 이렇게 구성된 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치에서는 이 냉매유량제어밸브는 감압장치와 바이패스용의 개폐밸브와 냉매의 유로를 차단하는 완전히 닫힌 밸브의 기능을 갖추고 있으므로, 냉동사이클을 구성하는 밸브의 수를 줄일 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다. 제 1도는 본 발명을 사용한 냉매유량제어밸브의 1예를 도시한 요부단면이다. 이 도면에 있어서, 1은 원통상의 본체이고, 측부에 입구쪽(1차쪽) 의 냉매배관(3) 이 끼워지는 접속부(2) 가 설치되어 있다. 원통상의 본체(1) 의 한쪽의 개구부(2차쪽) 에는 냉매배관(4) 이 확관되어 끼워져 있다. 냉매배관(3) 은 접속부(2) 에 압입된 후, 납재(5) 로 밀폐되어 있다. 또, 냉매배관(4) 은 확관된 쪽이 본체(1) 의 죄임부(6) 까지 압입된 후, 냉매배관(3) 과 똑같이 납재(7) 로 밀봉되어 있다.
본체(1) 의 다른쪽의 개구쪽에는 스핀들(8)(SUS 303)의 구동부(9) 가 설치되어 있다.
스핀들(8)(밸브체) 은 본체의 쓰러스트받이부(10)에서 본체(1) 내를 밀폐함과 동시에, 구동부(예컨대, 스텝 모우터)(9)의 회전각도에 따라 상하로 이동한다. 그리고, 스핀들(8)을 상하이동시키는 구조는 종래의 구조 (예컨대, 특공평 5-7889호 공보에 개시되어 있는 구조)를 사용할 수 있으므로, 설명은 생략한다. 똑같이 구동부(9)를 고정시키는 구조도 생략한다.
이렇게 구성된 냉매유량제어밸브는 냉매가 냉매배관(3) 쪽(1차쪽) 으로 부터 냉매배관(4)쪽(2차쪽) 으로 흐르는 것이다.
상기 스핀들(8) 의 선단(13)에는 이 스핀들과 동심원상의 단부(11), 단부(12)가 설치되어 있으며, 단부(12)는 단부(11) 보다 직경이 작고, 단부(11)의 직경은 스핀들(8)의 직경보다 작게 되어 있다.
14는 링상의 금구이고, 스핀들(8)의 소정의 위치에 설치된 홈에 고정되어 있고, 그 외주는 후기하는 이동밸브시트 (제 2의 밸브시트) 의 내경 보다 작다. 그리고, 이 단부(11), 단부(12)는 원추를 조합하여 구성하거나, 또는 연속된 원추상으로 구성하여도 좋다.
15는 원통형의 밸브시트 (제 1의 밸브시트) 이고, 본체(1)에 한쪽에서 압입된 후 , 본체(1) 의 일부를 조여 죄임부(6)를 형성함으로써 본체(1) 내에 고정되어 있다.
이 밸브시트(15)에는 중심에 원통상의 개구(16) (제 1의 냉매유로)가 설치되어 있다. 그리고, 이 개구(16)의 중심은 스핀들(8)의 중심축과 일치하는 구성으로 되어 있다.
17을 이동밸브시트 (제 2의 밸브시트) 이고, 본체(1)의 내부를 상하로 이동가능하게 구성 되어 있다. 이 이동밸브시트(17)의 냉매배관(4) 쪽에는 스핀들(8)과 동심원상이고 또한 냉매배관(4) 쪽(2차쪽)을 향하여 끝이 벌어지는 모양의 개구(18) (제 2의 냉매유로)가 설치되어 있다.
이 개구(18)는 밸브시트(15)의 개구(16)와 서로 대향하는 위치에 그 직경이 개구(16) 보다 작게 구성되어 있다. 따라서, 이동밸브시트(17)가 밸브시트(15)에 접하고 있을 때에는 개구(16)와 개구(18)가 연통하여 냉매의 유로가 된다.
19는 이동밸브시트(17)의 안쪽에 설치된 바닥면이고, 스핀들(8)이 상하이동하여, 그 선단(13)이 이 바닥면(19)에 접하였을 때에는 개구(18)가 막히도록 구성되어 있다.
그리고, 이때, 단부(11), 단부(12)는 이동밸브시트(17)의 개구(18)내와 밸브시트(15)의 개구(16)내에 수납된다.
20은 이동밸브시트(17)의 다른쪽의 개구이고, 스핀들(8)이 임의로 상하이동할 수 있는 크기이다. 이 개구(20)는 이동밸브시트(17)의 원통상의 내면(21)의 직경 보다 작고, 또한 상기한 금구(14)의 직경 보다 작게 구성되어 있다. 따라서, 금구(14)가 스핀들(8)과 함께 위로 이동하면, 이 개구(20)에 이르러 이동밸브시트 (17)를 위로 당겨 올린다.
22, 23, 24는 이동밸브시트(17)의 외주에 설치된 연통구이고, 이들의 연통구를 통하여 냉매가 이동밸브시트(17)의 내부로 들어간다. 그리고, 이들의 연통구 (22, 23, 24)는 접속부(2) 로 부터 냉매를 본체(1) 내에 도입하는 개구(25)와 대향하도록 설치되어 있다.
26은 스프링이고, 이동밸브시트(17)를 밸브시트(15)에 소정의 힘으로 누르고 있다.
따라서, 제 1도에 도시한 냉매유량제어밸브의 상태는 이동밸브시트(17)가 밸브시트(15)에 눌려 스핀들(8)의 선단(13)이 이동밸브시트(17)의 바닥면(19)에 접하고 있으므로, 모든 냉매유로가 막힌 완전히 닫힌 상태이다.
제 2도는 이동밸브시트(17)의 측면도, 제 3도는 이동밸브시트(17)의 상면도이다.
이들 도면에 있어서, 27은 본체(1)의 내경과 대략 같은 외경을 가지며, 스프링(26)쪽에 설치된 플랜지부, 28, 29, 30은 돌출부이고, 그 외경은 본체(1)의 내경에 대략 같게 밸브시트(15) 쪽에 설치되어 있다.
이들 플랜지(27), 돌출부(28 ~ 30)의 외경이 대략 본체(1)의 내경과 같게 구성되어 있으므로, 이동밸브시트(17)는 본체내를 각각의 개구(18, 20)의 중심축이 어긋남이 없이 상하로 이동할 수 있다.
제 4도는 구동부(9)를 구동시켜 스핀들(8)을 위로 이동시켰을 때의 상태를 도시한 설명도이다. 이 상태에서는 스핀들(8)의 선단(13)이 이동밸브시트(17)의 바닥부(19)로부터 떨어져 있으므로, 냉매배관(3) 쪽에서 흘러들어온 냉매는 이동밸브시트(17)의 연통구(22, 23, 24), 개구(18), 냉매배관(4)을 통하여 배출된다.
이때의 냉매의 유량은 스핀들(8) 의 선단(13)과 이동밸브시트(17)의 바닥부(19)와의 거리 (스핀들(8)의 윗방향으로의 이동거리) 및 스핀들(8)의선단(13)에 설치된 단부(11), 단부(12)의 외경과 개구(18)의 직경과의 차로 결정된다.
제 5도는 스핀들(8)의 윗방향으로의 이동거리에 대한 냉매의 유량의 관계를 도시한 설명도이다. 이 도면에 있어서, A ~ B의 범위는 스핀들(8)의 선단(13)에 설치된 단부(11)가 이동밸브시트(17)의 바닥부(19)와 교차하고 있는 사이이고, B ~ C의 범위는 단부(12)가 이동밸브시트(17)의 바닥부(19)와 교차하고 있는 사이이다. C~D의 범위는 이동밸브시트(17)가 위로 이동하여 이하에 설명하는 완전히 열린상태에 이르는 범위이다.
제 6도는 제 5도에 도시한 C ~ D의 범위를 도시한 설명도이고, 구동부(9)를 구동시켜 스핀들(8)을 제 4도의 상태에서 다시 위로 이동시켰을 때의 상태를 도시한 설명도이다. 이 도면에 있어서 이동밸브시트(17)는 스핀들(8) 의 위로의 이동에 따라 스핀들(8) 의 금구에 의하여 스프링(26)의 가압력에 거역하여 위로 들어 올려져 있다.
따라서, 본체(1) 내에 있어서의 냉매의 유로는 제 4도에 도시한 유로에 더하여 밸브시트(15)와 이동밸브시트(17)와의 틈새 (제 3의 냉매유로)가 냉매의 유로로서 가해진다.
이 유로는 이동밸브시트(17)의 위로의 이동으로 충분히 벌어지므로, 냉매는 이 유로를 지나 대략압력손실이 없는 상태로 이 냉매유량제어밸브를 통과할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 제 5도에 도시한 C ~ D의 범위를 냉매유량제어밸브를완전히 열린 상태로 하고 있으므로, 이 D의 위치 이후에 완전히 열리게 되도록 본체(1)와 이동밸브시트(17)와의 틈새 (제 3의 냉매유로)를 충분히 취하여 돌출부(28 ~ 30)의 원주방향의 크기를 작게하고 있으나, 이 C ~ D의 범위도 완전히 열리게 될 때까지의 냉매유량제어의 범위로 하는 경우에는 이 본체(1)와 이동전시트(17)와의 틈새 및 돌출부(28 ~ 30)의 원주방향의 크기를 적절히 선택조절하면 된다. 제 7도 및 제 8도는 상기한 냉매유량제어밸브를 사용한 공기조화기 (냉동장치)의 냉동사이클을 도시한 도면이다. 제 7도에 있어서, 51은 냉매압축기, 52는 6방전환밸브, 53은 이용측 열교환기 (예컨대, 실내측 열교환기), 54는 열원측 열교환기 (예컨대, 실외측 열교환기), 55는 어큐물레이터, 56, 57은 본 발명의 냉매유량제어밸브이고, 냉매배관에서 환상으로 접속되어 냉매사이클을 구성하고 있다.
60~63은 배관접속용의 니플이고, 이 니플사이를 냉매배관으로 접속함으로써 냉동사이클을 실내유니트와 실외유니트로 분리하여 각각의 기기를 탑재시키고 있다.
실내유니트에는 이용측 열교환기(53), 냉매유량제어밸브(57), 이용측 열교환기(53)의 열교환을 촉진시키기 위한 송풍장치(64)가 탑재되고, 냉매유량제어밸브 (57)는 냉매가 이용측 열교환기(53)로 부터 니플(63)로 향하는 방향을 제 1도에 도시한 냉매의 흐름이 되도록 설치되어 있다.
실외유니트에는 압축기(51), 압축기의 흡입측(S) 에 접속되는 어큐물레이터(55), 6방향전환밸브(52), 냉매유량제어밸브(56), 열원측 열교환기 (54), 열원측 열교환기의 열교환을 촉진시키기 위한 송풍장치(65)가 등재되고, 냉매유량제어밸브(56)는 냉매가 6방전환밸브(52)로 부터 니플(60)로 향하는 방향을 제 1도에 도시한 냉매의 흐름이 되도록 설치되어 있다.
6방전환밸브(52)에는 냉매유로(52a, 52b, 52c) 가 설치되어 있고, 각각의 유로를 통하여 이 6방전환밸브에 접속되는 냉매배관(11 ~ 16) 끼리의 접속을 바꾸는 것이다.
6방전환밸브(52)의 유로(52a, 52b, 52c) 가 제 7도에 도시한 상태에 있을 때에는 압축기(51)의 토출구(D) 로 부터 토출된 압축냉매는 냉동사이클 내를 실선화살표용의 방향으로 흘러 이용측 열교환기(53)에 의한 냉각운전 (냉방운전) 이 가능하게 된다.
압축기(51)로 부터 토출된 냉매는 배관(11), 6방전환밸브(52)의 유로(52a), 배관(12), 열원측열교환기(54), 배관(15), 6방전환밸브(52)의 유로(52b), 배관(16), 유량제어밸브(56), 이용측 열교환기(53), 냉매유량제어밸브(57), 배관(13), 6방전환밸브(52)의 유로(52c), 배관(14), 어큐물레이터(55)를 차례로 통과하여 압축기(51)로 되돌아오는 냉동사이클이 형성되어 있다. 이때, 냉매유량제어밸브(56)는 제 5도에 도시한 A ~ C의 범위에서 그 유량이 제어되고, 냉매유량제어밸브(57)는 제 5도에 도시한 D의 위치에서 완전히 열린상태 (압력손실이 거의 없이 냉매가 통과하는 상태)로 되어 있다.
이때, 전자개폐밸브(58)는 완전히 닫힌상태로 되어 있으므로, 압축기(51)로부터 토출된 냉매는 열원측 열교환기(54)로 응축되어, 냉매유량제어밸브(56)로 감압된 후, 이용측 열교환기(53)에서 증발하여, 이용측 열교환기에 의한 냉각운전이행하여진다. 그리고, 유량제어밸브(56)는 이용측 열교환기(53)에서의 냉매의 증발온도, 또는 증발압력이 최적이 되도록 그 냉매유량, 또는 냉매의 감압량이 스핀들의 상하이동에 의하여 제어된다.
제 8도는 제 7도의 6방전환밸브(52)의 유로를 전환하여 이용측 열교환기(53)에 의한 가열운전 (난방운전)을 행할 때의 냉동사이클을 도시한 도면이다. 이 도면에 있어서, 제 7도에 도시한 냉동사이클과의 차이는 6방전환밸브(52)의 유로(52a~52c)의 위치가 전환된 것뿐이고, 다른 구성요소는 제 7도와 같으므로, 설명은 생략한다.
제 8도에 있어서, 6방전환밸브(52)의 유로(52a, 52b, 52c)가 제 8도에 도시한 상태에 있을 때에는 압축기(51)의 토출구(D)로 부터 토출된 압축냉매는 냉동사이클 내를 점선 화살표의 방향으로 흘러 이용측 열교환기(53)에 의한 가열운전(난방운전)이 가능하게 된다.
압축기(51)로 부터 토출된 냉매는 배관(11), 6방전환밸브(52)의 유로(52a), 배관(16), 유량제어밸브(36), 이용측 열교환기(53), 냉매유량제어밸브(57), 배관(13), 6방전환밸브(52)의 유로(52c), 배관(12), 열원측 열교환기(54), 배관(15), 6방전환밸브(52)의 유로(52b), 배관(14), 어큐물레이터(55)를 차례로 통과하여 압축기(51)로 되돌아오는 냉동사이클이 형성된다. 이때, 냉매유량제어밸브(56)는 제 5도에 도시한 A ~ C의 범위에서 그 유량이 제어되고, 냉매유량제어밸브(56)는 제 5도에 도시한 D의 위치에서 완전히 열린상태(압력손실이 거의 없이 냉매가 통과하는 상태)로 되어 있다.
이때, 전자개폐밸브(58)는 완전히 닫힌상태로 되어 있으므로, 압축기(51)로부터 토출된 냉매는 이용측 열교환기(53)에서 응축되어, 냉매유량제어밸브(57)로 감압된 후, 열원측 열교환기(54)에서 증발하여, 이용측 열교환에 의한 난방운전이 행하여진다. 그리고, 유량제어밸브(57)는 열원측 열교환기(54)에서의 냉매의 증발온도, 또는 증발압력이 최적이 되도록 그 냉매유량, 또는 냉매의 감압량이 스핀들의 상하이동에 의하여 제어된다.
제 7도 및 제 8도에 있어서, 압축기(51)가 정지하고 있는 동안에는 냉매유량제어밸브(56, 57)를 완전히 닫힌상태 (제 5도에 도시한 A의 위치)로 유지하고, 전자개폐밸브(58)를 완전히 열린상태로 유지한다. 이러한 상태로 냉매유량제어밸브(56, 57), 전자개폐밸브(58)를 유지함으로써, 실내유니트내의 이용측 열교환기(53)를 냉동사이클로 부터 분리할 수 있어서, 실내유니트에서 냉매노출이 생겨도 그 냉매의 누출을 최소로 할수 있다.
그리고, 실내유니트에서 냉매의 노출을 검출하여, 압축기(51)의 운전을 즉시 정지시켰을 때에도 전자개폐밸브(58)가 완전히 열린상태에 있으므로, 감압기 (모세관)(59)를 통하여 냉동사이클 중의 냉매가 압력균형되므로, 고압냉매에 의한 새로운 냉매누출을 초래하는 일은 없다.
따라서, 제 7도 및 제 8도에 도시한 바와같은 냉동사이클에 제 1도에 도시한 바와같은 냉매유량제어밸브를 사용함으로써 이용측 열교환기(53), 열원측 열교환기(54)에 대하여 냉매가 항상 동일방향으로 부터 불필요한 압력손실없이 흐르게 할수 있으므로, 냉동사이클의 작동냉매로서 비공비 혼합냉매를 사용하였을 때에도 이 냉매의 다른 증발온도에 따른 열교환기의 설계가 용이하게 되고, 또 혼합하는 냉매에 유해한 것이나 위험한 것을 사용하여도 냉매의 누출을 최소로 억제할 수 있는 것이다.
[발명의 효과]
이상과 같이, 본 발명의 냉매유량제어밸브는 냉매의 유량을 제 1의 냉매유로, 제 2의 냉매유로, 제 3의 냉매유로를 사용한 완전히 열린상태에서 제 1의 냉매유로, 제 2의 냉매유로를 사용하여 냉매유량을 임의로 변화시키는 상태까지를 얻을 수 있다.
또한, 밸브체를 이동밸브시트에 밀착시킴으로써 제 1의 냉매유로~제 3의 냉매유로를 막아 냉매유량제어밸브를 완전히 닫힌상태로 할수 있다.
또, 이렇게 구성된 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치에서는 단일의 냉매유량제어밸브에서 냉매의 흐름을 압력손실이 거의 없는 완전히 열린상태로 부터 완전히 닫힌상태까지 제어할 수 있어서, 냉동사이클을 구성하는 밸브의 수를 줄일 수 있다. 냉동장치의 소형화를 꾀할 수 있다.
제 1 도는 본 발명을 사용한 냉매유량제어밸브의 1예를 도시한 요부단면도,
제 2 도는 제 1도에 도시한 이동밸브시트의 측면도,
제 3 도는 제 1도에 도시한 이동밸브시트의 상면도,
제 4 도는 제 1도에 도시한 구동부를 구동시켜 스핀들을 위로 이동시켰을 때의 상태를 도시한 설명도,
제 5 도는 스핀들의 윗방향으로의 이동거리에 대한 냉매의 유량의 관계를 도시한 설명도,
제 6 도는 제 1도에 도시한 구동부를 구동시켜 스핀들을 제 4도의 상태에서 다시 위로 이동시켰을 때의 상태를 도시한 설명도,
제 7도는 본 발명의 냉매유량제어밸브를 냉동사이클에 사용한 때의 냉각운전시의 냉매의 흐름을 도시한 냉매회로도,
제 8도는 본 발명의 냉매유량제어밸브를 냉동사이클에 사용한 때의 가열운전시의 냉매의 흐름을 도시한 냉매회로도,
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 본체 3: 냉매배관 4: 냉매배관
8: 스핀들 14: 금구 15: 밸브시트
16: 개구 (제1의 냉매유로) 17: 이동밸브시트 18: 개구(제2의 냉매유로)

Claims (7)

  1. 압축기, 열원측 열교환기, 감압장치, 이용측 열교환기를 사용한 냉동사이클을 냉각운전시에는 냉매가 압축기, 열원측 열교환기, 감압장치, 이용측 열교환기를 차레로 흐르도록 하고, 가열운전시에는 냉매가 압축기, 이용측 열교환기, 감압장치, 열원측 열교환기를 차례로 흐르도록 하는 냉매유로 전환수단을 갖춘 냉동장치에 있어서, 상기 수단은 열원측 열교환기 및/또는 이용측 열교환기에서의 냉매의 유로방향이 항상 일정하게 되도록 냉매유로를 전환하고, 상기 감압장치는 이용측 열교환기의 각각의 냉매배관 접속쪽에 접속되어 냉각운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 가열운전시에는 거의 압력 손실없이 냉매를 통과시키는 제 1의 유량제어밸브 및 가열운전시에는 통과하는 냉매의 유량을 조절하고, 냉각운전시에는 거의 압력손실없이 냉매를 통과시키는 제 2의 유량 제어밸브를 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유량제어밸브는 냉매의 단일한 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와, 1차쪽에 설치되는 제 2의 밸브시트와, 이 제 2의 밸브시트에 구성된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 밸브체로 구성됨과 동시에, 상기 제 2의 밸브시트에는 제 1의 밸브시트에 설치된 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 상기 제 2의 냉매유로와, 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와, 제 2의 밸브시트를 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 구동하는 구성을 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유량제어밸브는 냉매의 단일한 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와, 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와, 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트와, 이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와, 냉매의 유로방향에 대하여 전후하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 가변하는 밸브체와, 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와, 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량 이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트로 부터 떨어지게 하는 구성을 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유량제어밸브는 냉매의 단일한 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와, 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와, 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트와,이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와, 냉매의 유로방향에 대하여 전후하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 완전히 닫힌상태에서 가변하는 밸브체와, 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와, 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트로 부터 떨어지게하는 구성을 갖추고, 냉동장치의 운전정지시에는 양유량제어밸브를 완전히 닫힌상태로 하는 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브를 사용한 냉동장치.
  5. 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와, 1차쪽에 설치되는 제 2의 밸브시트와, 이 제 2의 밸브시트에 구성된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 밸브체로 구성됨과 동시에, 상기 제 2의 밸브시트에는 제 1의 밸브시트에 설치된 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 상기 제 2의 냉매유로와, 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와, 제 2의 밸브시트를 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 구동하는 구성을 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브.
  6. 냉매의 단일의 유로방향에 대하여 2차쪽에 설치되는 제 1의 밸브시트와, 제 1의 밸브시트에 설치되는 제 1의 냉매유로와, 이 제 1의 냉매유로를 막듯이 제 1의 밸브시트에 눌리는 제 2의 밸브시트와, 이 제 2의 밸브시트에 설치되어 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로 보다 작은 유로면적을 가지며, 제 1의 냉매유로에 서로 대향하여 설치되는 제 2의 냉매유로와, 냉매의 유로방향에 대하여 전후로 이동하여 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 가변하는 밸브체와, 제 2의 냉매유로의 외주쪽에 제 2의 냉매유로와 독립하여, 그리고 제 1의 밸브시트의 제 1의 냉매유로에 서로 대향하지 않은 위치에 설치되는 제 3의 냉매유로와, 상기 밸브체가 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 1의 밸브시트에 눌려 있는 제 2의 밸브시트를 제 1의 밸브시트로 부터 떨어지게하는 구성을 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량 제어밸브.
  7. 냉매유로중에 설치된 밸브시트와, 이 밸브시트의 제 1의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 제 1의 밸브체와, 상기 밸브시트의 제 1의 냉매유로와 달리 제 1의 냉매유로의 외주쪽에 설치된 제 2의 냉매유로의 냉매유량을 조절하는 제 2의 밸브체와, 제 1의 밸브체가 제 1의 냉매유로의 냉매유량을 증가시키는 방향으로 소정량이상 이동하였을 때에 제 2의 밸브체를 제 2의 냉매유로를 통과하는 냉매가 증가하는 방향으로 이동시키는 구성을 갖춘 것을 특징으로 하는 냉매유량제어밸브.
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