(57)【要約】【課題】  冷房運転時の冷却用熱交換器の冷媒分流の均一化を図りつつ設置するための空間が少ない冷媒流量制御弁の提供。【解決手段】  回転角を制御可能な弁体と１つの冷媒流入口と２つの出口を有する弁室部から成る冷媒流量制御弁において、弁体下部形状を２つの冷媒流出口の軸方向断面に対して斜めに形成するとともに２つの冷媒流出口と入口の間の断面積が共に最小になる回転角度で、絞り作用を行う隙間を設けた。  あるいは、回転することで軸線方向に上下移動可能な弁体から成る冷媒流量制御弁において、弁体の形状を冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成した。あるいは、上下移動可能な弁体から成る冷媒流量制御弁において、弁本体下部に２つの冷媒流出口から流出する冷媒の流量があらかじめ定められた流量比になるよう、弁体の形状を冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータ等により回転角を任意に制御可能な弁体と、１つの冷媒流入口と２つの冷媒流出口を有する弁室部から成る冷媒流量制御弁において、弁体の下部形状を２つの冷媒流出口の軸方向断面に対して斜めに形成するとともに、２つの冷媒流出口と入口の間の断面積が共に最小になる回転角度において流路に絞り作用を行う隙間を設けたことを特徴とする冷媒流量制御弁。
【請求項２】
ステッピングモータ等により回転角を任意に制御可能で、回転することで軸線方向に上下移動可能な弁体と、１つの冷媒流入口と２つの冷媒流出口を有する弁室部から成る冷媒流量制御弁において、弁体の下部形状を冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成したことを特徴とする冷媒流量制御弁。
【請求項３】
ソレノイドコイル等により上下移動可能な弁体と、１つの冷媒流入口と２つの冷媒流出口を有する弁室部から成る冷媒流量制御弁において、２つの冷媒流出口から流出する冷媒の流量があらかじめ定められた流量比になるよう弁体の下部形状を冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成したことを特徴とする冷媒流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に用いられる冷媒流量制御弁に係り、１つの弁で分流と流量の制御が可能な弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機では、湿度を下げるための除湿運転として、熱的に分割された冷却用熱交換器と再熱用熱交換器で構成された室内熱交換器の間に絞り作用を有する冷媒流量制御弁を設け、冷却用熱交換器により冷却・除湿された空気流を再熱用熱交換器の凝縮熱により再加熱する方式のものが知られている。この方式を用いることで温度低下のない快適な再熱除湿運転が可能となる。
【０００３】
一方、冷房運転時のサイクルの成績係数（ＣＯＰ＝能力／入力）を向上させるため冷却用熱交換器に複数の冷媒流路を設け、冷媒流の圧力損失の低減を図っている。このとき、分割された室内熱交換器の間に設けられた冷媒流量制御弁は全開で絞り作用を行わない。冷媒流量制御弁を通過した冷媒は、冷却用熱交換器の分岐部で複数の冷媒流路に分流される。その際、分岐部形状のバラツキによる各流路の圧力損失の違いや、流路下流の熱交換器を通過する空気流の風速分布による熱交換量の差により分流のバランスが崩れ、最適に熱交換することができず冷却用熱交換器の熱交換能力が低下してしまう問題があった。
【０００４】
この改善策として、分岐部を直交して接続された１つの流入管と２方向の流出管からなるＴ字型とし、流出管の流入口に対抗する壁面に管軸に略直交するように突起部を設けることで冷媒の分流を均一化する方法がある。しかしながらこの方法では、冷房運転時のある特定条件下で分流を均一にできるが、幅広い条件で分流を均一に保つことはできず、条件によっては分流にアンバランスが生じ、冷却用熱交換器の熱交換能力が大幅に低下してしまう。さらに、分岐部の形状に自由度がないため、除湿運転用の冷媒流量制御弁と併用すると設置のための空間を大きく取る必要がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９４００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする課題は、冷房運転時において冷却用熱交換器の冷媒分流の均一化を図りながら、設置するための空間を少なくできる冷媒流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を実現するため、以下に説明する構成としたことを特徴とする。
【０００８】
ステッピングモータ等により回転角を任意に制御可能な弁体と１つの冷媒流入口と２つの冷媒流出口を有する弁室部から成る冷媒流量制御弁において、弁体の下部形状を２つの冷媒流出口の軸方向断面に対して斜めに形成するとともに、２つの冷媒流出口と入口の間の断面積が共に最小になる回転角度において、流路に絞り作用を行う隙間を設けた。または、前記冷媒流量制御弁において弁体が回転することで軸線方向に上下移動可能とし、前記弁体の形状を冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成した。あるいは、前記冷媒流量制御弁において弁体がソレノイドコイル等により上下移動可能とし、弁体下部を２つの冷媒流出口から流出する冷媒の流量があらかじめ定められた流量比になるよう冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、前記のような構成にした冷媒流量制御弁を用いることで、温度低下のない快適な再熱除湿運転が可能で、さらに冷房運転時に幅広い条件で分流を均一に保つことができ、冷房運転時のサイクルの成績係数が向上し、分岐部と冷媒流量制御弁を一体とするため設置のための空間が少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
再熱除湿運転を行うための冷媒流量制御弁を備え、さらに冷房運転時に幅広い条件で分流を均一に保つための分岐部を設置するための空間を少なくするという目的を、分流比を任意に決められる分岐部と冷媒流量制御弁を一体とすることで実現した。
【実施例１】
【００１１】
本発明における第１の実施例について説明する。図１は、本発明を適用した空気調和機の冷媒回路図である。図１において１は圧縮機、２は冷房サイクルと暖房サイクルを切換える四方弁、３は室外熱交換器、４は冷房運転及び暖房運転の時に絞り作用を行う電動膨張弁等の第１の冷媒流量制御弁、５、６は二分割された室内熱交換器であり、６は２つの冷媒流路を有する。７は除湿運転時に絞り作用を行う第２の冷媒流量制御弁である。
【００１２】
また、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、第１の冷媒流量制御弁４、室内熱交換器５、第２の冷媒流量制御弁７、室内熱交換器６は、冷媒配管により順次接続されて冷凍サイクルを構成する。
【００１３】
冷房運転時は、圧縮機１で圧縮された冷媒が室外熱交換器３で凝縮し、第１の冷媒流量制御弁４での絞り作用により膨張して室内熱交換器５、６で蒸発し圧縮機１へ戻る。第２の冷媒流量制御弁７は絞り作用を行わず、室内熱交換器６の２つの冷媒流路に冷媒を分流する分流器となる。
【００１４】
再熱除湿運転時は、冷房運転時と冷媒の流れる方向は同じで、第１の冷媒流量制御弁４を全開にし、第２の冷媒流量制御弁７で絞り作用を行う。室内熱交換器の第１の部分５は冷媒が凝縮する加熱器となり、第２の部分６は冷媒が蒸発する冷却器となる。
【００１５】
図２は、本実施例で二分割された室内熱交換器５、６の間に接続される第２の冷媒流量制御弁７を示す断面図である。前記冷媒流量制御弁は弁室部８と弁体９から成る。弁室部８は１つの冷媒流入口１０と２つの冷媒流出口１１、１２を有する。また、弁体９はステッピングモータ等により軸方向に回転角を任意に制御可能である。前記弁体９下部の弁座形状は、２つの冷媒流出口１１、１２の軸方向断面に対して斜めに形成される。また、２つの冷媒流出口１１、１２と入口１０の間の断面積が共に最小になる回転角度において流路で絞り作用が行われるよう、弁室部８の冷媒流入口側の壁面を弁体９の形状に沿って一定の間隔が開くように形成し、２つの冷媒流出口１１、１２と入口１０の間に隙間が開くよう構成されている。
【００１６】
図３に前記弁体９の回転角を変化させたときの冷媒流入口１０と出口１１、１２の断面積変化をグラフで示す。図３の（ａ）の領域では２つの冷媒流出口１１、１２への分流比を任意に決められる。この領域での弁体９の回転角度の一例を図２のＡ−Ａ面の断面図として図４に示す。
【００１７】
例えば、冷房運転時に室内熱交換器６出口の２つの冷媒流路の温度Ｔ１、Ｔ２を測定し、Ｔ１＞Ｔ２であればＴ１とＴ２の差に対応した角度だけＴ１の流路方向へ弁を回転させる。これによりＴ１とＴ２を同じ温度に維持し、室内熱交換器６を最適な状態で利用することができ、サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００１８】
図３の（ｂ）は片側の流量が固定されるため、冷房運転から再熱除湿運転への切換え等で過渡的に回転させる。この領域での弁体９の回転角度の一例を図２のＡ−Ａ面の断面図として図５に示す。
【００１９】
図３の（ｃ）は２つの冷媒流出口１１、１２と入口１０の間の断面積が共に最小になる再熱除湿運転時に絞り作用を行う領域であり、温度の下がらない快適な除湿運転ができる開度に隙間が調整されている。この領域での弁体９の回転角度の一例を図２のＡ−Ａ面の断面図として図６に示す。
【００２０】
本実施例では弁室部８を弁体９の形状に沿って一定の間隔が開くように形成したが、図７のように弁室部８と弁体９を接触させ、弁体９の弁座部に細径の流路１３を設けて再熱除湿運転時の絞り作用を行わせてもよい。
【実施例２】
【００２１】
本発明における第２の実施例について説明する。空気調和機の動作は第１の実施例に記載した動作と同じなので省略する。図８は、本実施例で二分割された室内熱交換器５、６の間に接続される第２の冷媒流量制御弁７を示す断面図である。前記流量制御弁７は弁室部１４と弁体１５から成る。弁室部１４は１つの冷媒流入口１０と２つの冷媒流出口１１、１２を有する。また弁体１５は、ステッピングモータのロータ軸の雄ネジ部とそのハウジングの雌ネジ部により軸が回転することで軸線方向に上下移動しながら回転角を任意に設定可能である。前記弁体１５の弁座形状は冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称に形成される。
【００２２】
図９に前記弁体１５の回転角を変化させたときの冷媒流入口１０と出口１１、１２の断面積変化をグラフで示す。図９の（ａ）の領域では２つの冷媒流出口１１、１２への分流比を任意に決められる。冷房運転時、弁体１５の回転角度は、第１の実施例と同様に室内熱交換器６出口の２つの冷媒流路の温度が等しくなるように決める。これにより室内熱交換器６を最適な状態で利用することができ、サイクルの成績係数を向上させることができる。
【００２３】
再熱除湿運転時は図９の（ｂ）の角度まで弁を回転させ、絞り作用を行うことで温度の下がらない快適な除湿運転ができる。
【実施例３】
【００２４】
本発明における第３の実施例について説明する。空気調和機の動作は第１の実施例に記載した動作と同じなので省略する。図１０は、本実施例で二分割された室内熱交換器５、６の間に接続される第２の冷媒流量制御弁７を示す断面図である。前記流量制御弁７は弁室部１６と弁体１７から成る。弁室部１６は１つの冷媒流入口１０と２つの冷媒流出口１１、１２を有する。また弁体１７はソレノイドコイルの電磁力とばねの弾性により上下移動可能である。さらに、弁体１７下部の弁座は冷媒流入口の軸方向断面に対して非対称の形状とする。図１１に弁座形状に対する出口流量の変化をグラフに示す。弁座形状は図１１のａが長いほど冷媒流出口１１の方への流量が多くなり冷媒流出口１２の方への流量は少なくなる。この関係を用いて、室内熱交換器６の２つの冷媒流路出口の温度が等しくなる流量比に形成する。
【００２５】
冷房運転時は、弁体１７が図１０のように弁室の上部に固定されており、弁座の突出部により冷媒が最適に分流され、室内熱交換器６は２つの冷媒流路出口の温度が等しくなるため最適な状態で利用することができ成績係数が向上する。再熱除湿運転時は、弁体１７は図１２のように弁室部１６の下部に固定され、弁体１７と弁室部１６の間の隙間により絞り作用が生じ、温度の下がらない快適な除湿運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における冷媒回路図。
【図２】本発明の第１の実施例における冷媒流量制御弁断面図。
【図３】本発明の第１の実施例における回転角度に対する流路面積の変化を示すグラフ。
【図４】本発明の第１の実施例における冷媒流量制御弁動作図（冷房運転時）。
【図５】本発明の第１の実施例における冷媒流量制御弁動作図（運転切替時）。
【図６】本発明の第１の実施例における冷媒流量制御弁動作図（再熱除湿運転時）。
【図７】本発明の第１の実施例における他の冷媒流量制御弁断面図。
【図８】本発明の第２の実施例における冷媒流量制御弁断面図。
【図９】本発明の第２の実施例における回転角度に対する流路面積の変化を示すグラフ。
【図１０】本発明の第３の実施例における冷媒流量制御弁断面図。
【図１１】本発明の第３の実施例における弁座形状に対する出口流量の変化を示すグラフ。
【図１２】本発明の第３の実施例における再熱除湿運転時の冷媒流量制御弁断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…第１の冷媒流量制御弁、５、６…室内熱交換器、７…第２の冷媒流量制御弁、８…第１実施例の弁室部、９…第１実施例の弁体、１０…冷媒流入口、１１、１２…冷媒流出口、１３…第１実施例の他の形態での細径流路、１４…第２実施例の弁室部、１５…第２実施例の弁体、１６…第３実施例の弁室部、１７…第３実施例の弁体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005315309.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005315309.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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