(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、該圧縮機の吐出側に接続される凝縮器と、該圧縮機の吸入側に接続される蒸発器と、該凝縮器と該蒸発器との間に接続される膨張弁とを有する主管路と、該圧縮機の吐出側と吸入側とを結び電磁弁を有するバイパス通路とを持ち、
前記膨張弁は、前記バイパス通路によりバイパスされた作動流体により加熱される感熱部と、該感熱部で発生するガス圧が導入される調圧室とを持つ温度自動膨張弁であり、該温度自動膨張弁は該調圧室内に導入されるガス圧力により開くようにしたことを特徴とする温度自動膨張弁を備えた空調装置。
【請求項２】
前記温度自動膨張弁は、前記感熱部と、前記調圧室を有する弁本体と、該感熱部と該調圧室とを連結するガス圧導入通路とから成る請求項１記載の温度自動膨張弁を備えた空調装置。
【請求項３】
前記感熱部は、前記バイパス通路と前記主管路との合流部に設けられた感熱筒から成る請求項２記載の温度自動膨張弁を備えた空調装置。
【請求項４】
前記弁本体は、前記調圧室と前記主管路の前記圧縮機と前記蒸発器とを結ぶ管路部分のガス圧が導入される第２調圧室とを形成するハウジングと、該ハウジングにより保持され該調圧室と該第２調圧室とを隔離しその両面に作用するガス圧の差により変形するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの変形に連動して開閉する弁とを含む請求項２記載の温度自動膨張弁を備えた空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の始動時即ち暖房の立上り時に開く温度自動膨張弁を備えた空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の室内や自動車の車内の空気を調和する空調装置の一種に、冷凍サイクルを利用したものがあり、この空調装置は、冷媒の管路にこの順序で配置された圧縮機、室内熱交換機、膨張弁及び室外熱交換機を含む。この空調装置は、蒸発器における吸熱作用を利用すれば冷凍機となり、凝縮器における放熱作用を利用すれば熱ポンプとなる。但し、一般には、暖房機能を有し、１台で冷房も暖房もできる冷凍機を「ヒートポンプ」と呼んでいるので、本明細書においてもその呼び方に従う。
【０００３】
上記ヒートポンプを含む空調装置は、暖房時は、高温高圧のガス状冷媒を圧縮機から室内熱交換機に送り出す。このガス状冷媒は室内熱交換機（凝縮器）内で冷却され凝縮して低温高圧の液状冷媒となり、それに伴い熱を発生して室内の空気を暖める。次に低温高圧の液状冷媒は膨張弁で圧力が低下され、低温低圧の液状冷媒となって室外熱交換機（蒸発器）に入する。低温低圧の液状冷媒は室外熱交換機内で加熱され蒸発して低温低圧のガス状冷媒となり、それに伴い大気から熱を奪う。低温低圧のガス状冷媒は圧縮機に流入して加圧されて、高温高圧のガス状冷媒になる。
【０００４】
上記ヒートポンプを含む空調装置において、圧縮機は、建物での暖房の場合はガスエンジン等により、自動車での暖房の場合はガソリンエンジンにより、それぞれ駆動される。但し、何れの場合も、圧縮機の始動時には吸入側の低温でガス状の冷媒は圧力が低いために圧縮機で十分圧縮されず、吐出されるガス状冷媒の圧力が十分に高められない。その結果、室内熱交換機における放熱機能が不十分となり、暖房の立上りが悪くなる。
【０００５】
また、ヒートポンプは室外熱交換機で大気から奪った熱を利用して室内熱交換機で空気を暖めるものである。従って、外気の温度が低い（例えば０℃以下）環境でヒートポンプを使用する場合は、室外熱交換機において冷媒が十分に蒸発しないために外気からの吸熱作用が十分でない。このような状態では、室外熱交換器の能力（気化能力）が低いので、膨張弁の開度を小さくして冷媒流通量を減少させ、圧縮機での液圧縮を防止しなければならない。この冷媒流通量の減少に伴い冷媒吸入圧力が低下してしまうので、上記同様、暖房の立上りが悪くなる。
【０００６】
これに対して、従来から空調装置において圧縮機の始動即ち暖房の立上りを早くするために種々の改良がなされており、それは二つのタイプに大別できる。第１のタイプは、暖房の立上り時に圧縮機の吐出側から送り出される高温高圧のガス状冷媒のをバイパス通路によって圧縮機の吸入側にバイパスさせるものであり、第２のタイプは、暖房の立上り時に膨張弁の開口度を大きくして管路内の冷媒の循環量を増大させるものである。
【０００７】
第１のタイプの空調装置の一例が特開平６−２９７９号公報（第１の従来例）に示されており、その概要を図６に示す。主管路１１０上には圧縮機１１２と、凝縮器１１４と、減圧装置１１５と、蒸発器１１６とがこの順序で配置され、圧縮機１１２と凝縮器１１４との間で主管路１１０から分岐し減圧装置１１５と蒸発器１１６との間で主管路１１０に合流する副通路１１８上には第１の減圧弁１２０が配置されている。また、圧縮機１１２と凝縮器１１４との間で主通路１１０から分岐し蒸発器１１６と圧縮機１１２との間で主通路１１０に合流するバイパス通路１２２上には第２の減圧弁１２４が配置されている。主管路１１０、副通路１１８及びバイパス通路１２２への冷媒の流通はそれぞれ電磁弁１２６，１２７及び１２８により制御される。
【０００８】
この空調装置において、暖房の初期は、電磁弁１２６，１２７は閉じて電磁弁１２８のみ開く。すると、圧縮機１１２から吐出された冷媒は、矢印Ｂで示すようにバイパス通路１２２内を流通した後、再び圧縮機１１２に流入する。このとき、バイパス通路１２２上に配置された第２の減圧弁１２４の減圧作用により圧縮機１１２の吐出圧力が上昇する。これにより圧縮機１１２の圧縮仕事を増大させ、冷媒に熱量を供給することにより、暖房の立上りが早くなる。
【０００９】
そして、暖房の開始後一定時間が経過すると、電磁弁１２６，１２８は閉じて電磁弁１２７のみ開く。すると、圧縮機１１２から吐出された冷媒は矢印Ａで示すように副通路１１８を流通し、蒸発器１１６で放熱した後、再び圧縮機１１２に流入する。尚、冷房時は、電磁弁１２７，１２８は閉じて電磁弁１２６のみ開き、冷媒を矢印Ｃで示すように主管路１１０のみに流通させる。すると、圧縮機１１２から吐出される冷媒は、凝縮器１１４、減圧装置１１５及び蒸発器１１６を流通して吸熱し、その後圧縮機１１２に流入する。
【００１０】
第２のタイプの空調装置の一例が特開平７−１５８９８１号公報（第２の従来例）に示されており、その概要を図７に示す。
【００１１】
管路１３０上には圧縮機１３２、四方切換弁１３４、室内側熱交換機１３６、電気式膨張弁１３８及び熱源側熱交換機１４０がこの順序で配置されている。暖房時に冷媒は矢印Ｄで示す方向に流れ、圧縮機１３２の低圧側の冷媒圧力が熱交換機１４０付近で圧力センサ１４２により検知され、それに基づき流量制御手段１４４が電気式膨張弁１３８の開口度を制御するようになっている。
【００１２】
暖房時、圧力センサ１４２で検出した冷媒圧力が流量制御手段１４４に入力され、所定値と比較される。暖房の初期に圧縮機１３２の低圧側の冷媒圧力が所定値よりも低くなったときは、電気式膨張弁１３８を現在の基準開度よりも所定の開口度だけ開く。これによって管路１３０内の冷媒の流通量が増加し、圧縮機１３２の低圧側の冷媒圧力が上昇するので、必要な暖房能力を素早く出せる。
【００１３】
また、特開平６−３３７１７４号公報に示された空調装置の運転制御装置（第３の従来例）がある。この運転制御装置は、圧縮機の吸込み側の低圧冷媒圧力を検出する低圧検出手段と、暖房運転の起動時に室外電動膨張弁の開放度を予め設定された起動開度に制御する起動制御手段と、該低圧検出手段が検出する低圧冷媒圧力が所定圧力以上であると起動制御手段に閉信号を出して室外電動膨張弁の開度を起動開度よりも小さくし、低圧冷媒圧力が所定圧力よりも低下するに従って起動制御手段に開信号を出して室外電動膨張弁の開口度を大きくする開度調整手段と、を有する。
【００１４】
【発明が解決すべき課題】
しかし、上記第１乃至第３の従来例にはいずれも問題がある。
【００１５】
まず、上記図６に示した第１の従来例は、暖房初期に圧縮機１１２から吐出される高温高圧のガス状冷媒をバイパス通路１２２により圧縮機１１２の吸入側にバイパスさせ、これによって圧縮機１１２の吸入側の圧力を上昇させている。しかし、暖房初期にガス状冷媒が主管路１１０を流通しないので、電磁弁の開閉状態を切り換えて主管路１１０内の冷媒を循環させようとするときに、主管路１１０内の冷媒自体が十分加熱されていない。従って、冷媒圧力が低下し、結果として暖房の立上りが遅くなってしまうという問題があった。
【００１６】
これに対して、上記図７に示した第２の従来例は、暖房の初期即ち圧縮機１３２の起動時に吸入側の圧力が低いときは電動式膨張弁１３８の開口度を大きくし、主管路１３０内の冷媒の循環量を増加させることで、圧縮機１３２の吸入側の圧力を上昇させており、暖房初期時でも主管路１１０内の冷媒を循環させているので、上記不具合は生じない。この事情は第３の従来例でも基本的に同様である。
【００１７】
しかしながら、上記第２の従来例及び第３の従来例では、主管路１３０等への冷媒の循環量を任意に調節するために電動式膨張弁１３８等が必要である。この電動式膨張弁１３８等は弁を動作させるための電動機構等を備えて構成されるので、非常に高価であり、空調装置のコストが上昇して不経済である。
【００１８】
また、たとえ上記第１の従来例と第２の従来例とを組み合わせた空調装置によって暖房時の立上げを早くしても、電動式膨張弁が必要であることには変わりなく、結局非常に高価で不経済な空調装置になってしまう。
【００１９】
本発明は上記事情を背景にしてなされたもので、暖房の初期即ち圧縮機の起動時に圧縮機の吸入側の圧力の低下を極力抑えて、圧縮機による作動流体の圧縮作用を上昇させることができ、しかも膨張弁の価格が低廉である空調装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明者は、従来圧縮機の吐出側から吸入側にバイパスする場合（上記図６に示した第１の従来例参照）でも、その圧力のみを利用していた作動流体の持つ高熱を利用し、この高熱によって生ずるガス圧により圧縮機の始動時に膨張弁の開口度を強制的に増加させることを思い付いて本発明を完成した。
【００２１】
即ち、本発明にかかる温度自動膨張弁を備えた空調装置は、圧縮機と、該圧縮機の吐出側に接続される凝縮器と、該圧縮機の吸入側に接続される蒸発器と、該凝縮器と該蒸発器との間に接続される膨張弁とを有する主管路と、該圧縮機の吐出側と吸入側とを結び電磁弁を有するバイパス通路とを持つ。膨張弁は、バイパス通路によりバイパスされた作動流体により加熱される感熱部と、該感熱部で発生するガス圧が導入される調圧室とを持つ温度自動膨張弁であり、該温度自動膨張弁は該調圧室内に導入されるガス圧力により開くようにしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の温度自動膨張弁を備えた空調装置は、圧縮機の始動時にバイパス通路でバイパスされた高温の作動流体により感熱部を加熱し、感熱部で発生したガス圧により温度自動膨張弁を開くようにしてある。従って、圧縮機の吸入側へ作動流体をバイパスしたことにより吸入側の低圧低下を抑止すると同時に、多量の作動流体が主管路内を早く流通し、圧縮機の吸入側の圧力が早く上昇する。その結果、圧縮機の始動時や外気の温度が低い場合でも、上記第１の従来例で見られたような、作動流体の循環をバイパス通路側から主管路側に切り換えた際の圧力低下が抑止され、圧縮機の作動流体の圧縮能力が早期に上昇し、暖房が早期にかつ効率的に立上げられる。
【００２３】
また、作動流体の熱を利用して温度自動膨張弁の開度を制御することで、上記第２の従来例及び第３の従来例において必須の構成要素である高価な電動式膨張弁を使用することなく、暖房の立上り時の主管路内での動流体の多量の流通を実現している。従って、膨張弁の価格が低廉でコストが安く経済的な空調装置を提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる温度自動膨張弁を備えた空調装置は以下の実施の形態をとることができる。
【００２５】
温度自動膨張弁を備えた空調装置は、圧縮機と、該圧縮機の吐出側に接続される凝縮器と、該圧縮機の吸入側に接続される蒸発器と、該凝縮器と該蒸発器との間に接続される温度自動膨張弁とを含むことができる。空調装置は、１台で暖房も冷房も行えるヒートポンプ式であることが望ましい。ヒートポンプ式の空調装置では、暖房時には作動流体が主管路内を一方向に流れ、室内熱交換機（凝縮器）は流入する作動流体を凝縮させて低温高圧の作動流体にするのに伴い放熱し、温度自動膨張弁は流入する作動流体を減圧して低温低圧の作動流体にし、室外熱交換機（蒸発器）は流入する作動流体を蒸発させて低温低圧の作動流体にする。一方、冷房時には作動流体が主管路内を反対方向に流れ、室外熱交換機は流入する作動流体を凝縮させて低温高圧の作動流体にし、温度自動膨張弁は流入する作動流体を減圧して低温低圧の作動流体にし、室内外熱交換機は流入する作動流体を蒸発させて低温低圧の作動流体にするのに伴い吸熱する。この空調装置は、建物の室内の空調にも、自動車の車内の空調にも使用することができる。
【００２６】
主管路及びバイパス通路内を流通する作動流体はガス状の冷媒であることが望ましい。冷媒とは、冷凍サイクルで一連の動作を進める液化しやすいガスを言う。冷媒に求められる条件は、蒸発熱が大きいこと、ガスの圧縮時における温度上昇が少ないこと、比較的低い圧力の下で液化できること、大気圧に近い圧力のもとで気化させても低い温度が得られること、及び凝固点が低いこと等である。冷媒には無機化合物（アンモニア、炭酸ガス等）、炭化水素（メタン、エタン等）、ハロゲン化炭化水素（フロン系冷媒、塩化メチル等）がある。
【００２７】
圧縮機の吐出側と吸入側とを結び電磁弁を有するバイパス通路は、１つ設けることも、２つ設けることもでき、何れの場合も電磁弁は圧縮機の始動に開放され、定常運転になった後は閉鎖される。バイパス通路を１つのみ設ける場合、バイパス通路は感熱部近傍に接続することができる。バイパス通路を２つ設ける場合、第１のバイパス通路は感熱部近傍に接続し、第２のバイパス通路は該感熱部と圧縮機との間で主管路に合流させることができる。このようにすれば、第１のバイパス通路を循環するガス状の作動流体の持つ熱によって感熱筒が加熱され、それにより発生したガス圧を温度自動膨張弁の調圧室に導入して温度自動膨張弁の開放に利用することができる。また、第２のバイパス通路に減圧器を設けることにより、該第２のバイパス通路を循環するガス状の作動流体の持つ圧力によって圧縮機の吐出側の圧力を上昇させることができる。
【００２８】
温度自動膨張弁は、少なくとも感熱部と調圧室とを有することができ、例えば感熱部と、調圧室を有する弁本体と、該感熱部と該調圧室とを連結するガス圧導入通路とで構成することができる。このうち、感熱部は主管路とバイパス通路との合流点に設けることができる。感熱部は、その内部空間に主管路を流通する冷媒と同じ冷媒等の感温媒体が封入された感熱（温）筒から構成することができる。感熱部内の感温媒体はバイパス通路でバイパスされた作動流体により加熱されてガス圧を発生する。このガス圧は感熱部から延びる圧力導入通路により弁本体の調圧室に導入される。
【００２９】
弁本体は、調圧室内の圧力により弁を開閉するようになっていれば良く、例えば上記調圧室及び主管路の圧縮機と前記蒸発器とを結ぶ管路部分のガス圧が導入される第２調圧室とを形成するハウジングと、該ハウジングにより保持され調圧室と該第２調圧室とを隔離しその両面に作用するガス圧の差により変形するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの変形に連動して開閉する弁とで構成することができる（外部均圧力タイプ）。
【００３０】
また、弁本体は、上記調圧室及び該弁本体を流通する冷媒の圧力が導入される第２の調圧室を形成するハウジングと、該ハウジングにより保持されその一面に調圧室のガス圧が作用し他面に第２の調圧室の圧力が作用することにより変形するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの変形に連動して開閉する弁とで構成することもできる（内部均圧力タイプ）。
【００３１】
上記外部均圧力タイプと内部均圧力タイプとの違いは、外部均圧力タイプにおける第２調圧室の圧力が主管路の圧縮機と蒸発器とを結ぶ部分のガス圧であるのに対して、内部均圧力タイプにおいては弁本体を流通する冷媒の圧力で点に存する。外部均圧力タイプでは第２調圧室に流入するガス圧を感温筒が設置された付近のガス圧とすることができ、このため弁から感温筒までの間に生ずる作動流体の圧損を無視することができる。従って、温度自動膨張弁から感温筒までの距離（流路）が長い場合には、外部均圧力タイプを用いるのが好ましい。
【００３２】
尚、暖房の立上げ時における温度自動膨張弁の開度は、蒸発器での作動流体の十分な気化が妨げられない範囲で大きくすることが望ましい。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例（温度自動膨張弁を備えた空調装置）を添付図面を基にして説明する。
＜第１の実施例＞
温度自動膨張弁を備えた空調装置の第１の実施例を図１、図２及び図３に示す。図１は第１実施例の概念図、図２はその詳細図、図３は図１における要部拡大図である。
【００３４】
図１及び図２に示すように、ヒートポンプ式空調装置は、圧縮機１２と、該圧縮機１２の吐出側に接続される凝縮器２４と、圧縮機１２の吸入側に接続される蒸発器４０と、凝縮器２４と蒸発器４０との間に接続される温度自動膨張弁膨張弁（減圧弁）３５とを有する主管路１０と、圧縮機１２の吐出側と吸入側とを結び電磁弁５３を有するバイパス通路５２とを持つ。
【００３５】
また、バイパス通路５２と主管路１０との合流部５５には温度自動膨張弁３２の感熱筒６２が設けられ、該感熱筒６２から延びたガス圧力導入通路６３が弁本体の３２第１の調圧室３９ａに接続されて、ダイヤフラム３６の上面側にガス圧を導入するようになっている。
【００３６】
詳述すると、図２に示すように、圧縮機１２はエンジン１３とその両側の一対のコンプレッサ１４とから成る。各コンプレッサ１２から延びる一対の管路１０ａは一本の管路１０ｂに合流してオイルセパレータ（油分離器）１６に延びている。オイルセパレータ１６はガス状の冷媒中に存在する油を冷媒から分離するものである。各管路１０ａ上には冷媒の吐出温度を検知する吐出温度センサ１７及び逆止弁１８がそれぞれ配置されている。管路１０ｃがオイルセパレータ１６から四方切換弁１９に延び、その第１のポート１９ａに接続されている。管路１０ｃの途中には高圧スイッチ２１が配置されている。四方切換弁１９の第４のポート１９ｄから管路１０ｄが室内機２４に延び、その途中にガスボール弁２３が配置されている。
【００３７】
室内機２４は、暖房時は凝縮器として冷房時は蒸発器としてそれぞれ作用する室内熱交換機２５と、モータ及びファン等（不図示）と、室内熱交センサ２６とを含む。管路１０ｅが室内機２４からブリッジ回路２８の一方（右側）２８ａ及び流通する冷媒を冷却する過冷却コイル２９を通過して温度自動膨張弁３２に延び、その途中に液ボール弁３１が配置されている。
【００３８】
温度自動膨張弁３５は図３に示すように、弁本体３２と、上記感熱筒６２と、感熱筒６２から弁本体３２に延びるガス圧導入通路６３とから成る。弁本体３２は、筒部材３３及び蓋３４から成るハウジングと、ハウジング３３，３４に保持されたダイヤフラム３６と、該ダイヤフラム３６に取り付けられた弁針３７と、ダイヤフラム３６を上方に付勢するばね３８とを含む。筒部材３３の開口した上端部にダイヤフラム３６が取り付けられ、蓋３４によって覆われている。これによってハウジング３３，３４にはダイヤフラム３６の上面側に第１の調圧室３９ａが、下面側に第２の調圧室３９ｂがそれぞれ形成されている。蓋３４に形成された導入口３４ａから第１の調圧室３９ａに導入されるガス圧力（後述する）はダイヤフラム３６の上面に作用する。
【００３９】
筒部材３３は軸方向中間部から下端部にかけて断面Ｌ字形状の冷媒通路３３ａを有し、その垂直部の途中には小径部３３ｂが形成され、ダイヤフラム３６と冷媒通路３３ａの水平部との間には導入口３３ｄが形成されている。導入口３３ｄはダイヤフラム３６の下面側の第２の調圧室３９ｂに連通され、該第２の調圧室３９ｂに作用するガス圧力（後述する）は、ダイヤフラム３６の下面に作用する。また、冷媒通路３３ａの入口と出口との間にはキャピラリ５８（図２参照）が配置されている。その軸方向中間部に弁部３４ａを有する弁針３４がダイヤフラム３６の中心部に垂直方向に取り付けられ、ばね３８によって上方に付勢されている。
【００４０】
図２において、管路１０ｆが温度自動膨張弁３２から上記ブリッジ回路２８の他方２８ｂ及び室外機４０を通過して四方切換弁１９の第２ポート１９ｂまで延び、その途中には室外熱交センサ３９が配置されている。室外機４０は、暖房時は蒸発器として冷房時は凝縮器としてそれぞれ作用する室外熱交換機４１と、内筒と外筒とを含み内筒の内部を熱風等が流通し、内筒と外筒との間を冷媒が流通する二重筒熱交換機４２と、モータ及びファンなど（不図示）とを含む。四方切換弁１９の第３のポート１９ｃから管路１０ｇがアキュムレータ４６に延びている。アキュムレータ４６は、室外機４０から圧縮機１２に向かって液状冷媒が流れるのを防止するものである。アキュムレータ４６から一対の管路１０ｈが前記各コンプレッサ１４に延びている。以上の管路１０ａ乃至１０ｈによって主管路１０が構成される。各管路１０ｈと上記オイルセパレート１６の間に延びた一対の管路４７にはそれぞれキャピラリ４８及びオイルバイパス弁４９が配置されている。
【００４１】
上記管路１０ｃ上のオイルセパレータ１６と四方切換弁１９との間の分岐部５１，５６から第１のバイパス通路５２及び第２のバイパス通路５７がそれぞれ分岐している。第１のバイパス通路５２はその上にガス状冷媒の電磁バイパス弁５３及びキャピラリ５４が配置され、合流点５５において各管路１０ｈに合流している。第２のバイパス通路５７はその上にガス状冷媒の電磁バイパス弁５８及びキャピラリ５９が配置され、合流点６０おいて通路１０ｈに合流している。
【００４２】
第１及び第２バイパス通路５２，５７上の第１及び第２の電磁バイパス弁５３，５８は制御部（不図示）により圧縮機１２の作動に連動して制御されるようになっている。
【００４３】
図１及び図３において、管路１０上の圧縮機１２と室外機４０との間の合流部５５には、所定の軸方向長さを持つ断面Ｕ字形状の感熱筒６２が半円周に亘って取り付けられている。この感熱筒６２の中空部には、主管路１０内を流通するのと同じ冷媒が充填されている。感熱筒６２からガス圧力導入通路６３が弁本体３２の導入口３４ａに延びている。管路１０ｈ上の感熱筒６２よりも四方切換弁１９寄りからハウジング３３に延びその上にキャピラリ６６及び液インジェクション弁６７が配置された管路６５は上記管路１０ｅに合流している。
【００４４】
感熱筒６２よりもアキュムレータ４６側から延びた圧力導入通路６８が弁本体３２の導入口３３ｄから第２の調圧室３９ｂに延びている。このように、温度自動膨張弁３５は外部均圧力タイプである。
【００４５】
このヒートポンプ式空調装置はおいて、圧縮機１２、室内機２４、温度自動膨張弁３５及び室外機４０等によりヒートポンプが構成される。また、この空調装置は建物の空調用であり、室内機２４等は屋内に配置され、圧縮機１２、温度自動膨張弁３５及び室外機４０等は屋外に配置される。
【００４６】
次に、本実施例のヒートポンプ式空調装置による空調について説明する。
【００４７】
まず暖房について説明する。暖房の場合、冷媒は主管路１０内を室内機１２、温度自動膨張弁３５及び室外機４０の順序で循環するので、四方切換弁１９は図２に示す状態に切り換える。圧縮機１２から吐出される高温高圧でガス状の冷媒は管路１０ｂ及び１０ｃを通して四方切換弁１９の第１のポート１９ａに流入する。
【００４８】
圧縮機１２の始動時に制御部により電磁バイパス弁５３及び５８を開放すると、高温高圧の冷媒の一部は第１及び第２のバイパス通路５２及び５７を循環する。第２のバイパス通路５７を循環する冷媒は圧縮機１２に戻り、第１のバイパス通路５２を循環する冷媒は感熱筒６２に流入し、それにより発生するガス圧がガス圧導入通路６３から弁本体３２の第１の調圧室３９ａに導入される。また、管路１０ｈ内の圧力が圧力導入通路６８により第２の調圧室３９ｂに導入される。これらについては後述する。
【００４９】
四方切換弁１９に達した冷媒は第４のポート１９ｄから管路１０ｄを通して室内機２４に流入する。冷媒は室内熱交換機２５で凝縮して冷温高圧の液状になり、それに伴い放熱する。これにより室内の空気が暖められる。冷媒は管路１０ｅを流れてブリッジ回路２８の一方２８ａ、過冷却コイル２９を通過し、弁本体３２の冷媒通路３３ａに流入する。冷媒は筒部材３３の小径部３３ｂと弁針３７の弁部３７ａとの間の狭い隙間を通過するとき減圧され、低温低圧の液状になって弁本体３２から流出する。冷媒は続いて室外機４０に流入し、室外熱交換機４１で蒸発して低温低圧のガス状になり、それに伴い外気から熱を奪う。その後、冷媒は四方切換弁１９、管路１０ｇ、アキュムレータ４６及び管路１０ｈ等を通って圧縮機１２に戻る。
【００５０】
主管路１０から第２のバイパス通路５７に循環した高温高圧でガス状の冷媒は、第２電磁バイパス弁５８で流量を制御されるとともにキャピラリ５９で絞られ、それに伴い圧縮機１２の吐出側の圧力が上昇する。冷媒はこれにより低温低圧でガス状になり、管路１０ｈを流れる低温低圧で液状の冷媒に合流して圧縮機１２に戻る。
【００５１】
一方、主管路１０から第１のバイパス通路５２に循環した高温高圧でガス状の冷媒は、第１電磁バイパス弁５３で流量を制御されるとともにキャピラリ５４で絞られた後、合流部５５から主管路１０内に流入する。合流部５５には感熱筒６２が設けられており、この高温高圧でガス状の冷媒の熱により感熱筒６２内の冷媒が加熱されてガス圧が発生する。このガス力はガス圧力導入管路６３を通して弁本体３２に供給され、導入口３４ａから第１の調圧室３９ａに導入されてダイヤフラム３６の上面に作用する。第１の調圧室３９ａからダイヤフラム３６の上面に加わる力は、導入口３３ｄから導入される管路１０ｇ内の圧力によりダイヤフラムの下面に作用する力とばね３８の付勢力との合計よりも大きい。従って、ダイヤフラム３６は第１調圧室３９ａの圧力によりを下方に変形され、弁針３７を下降させる。その結果、暖房の立上げ時に、弁針３７の弁部３７ａとハウジング３３の小径部３３ｂとの間の隙間の大きさが大きくなり（減圧度が小さくなり）、主管路１０を流通する冷媒の量が増大する。
【００５２】
圧縮機１２が定常運転状態になり暖房が立上がった後は、電磁バイパス弁５３及び５８を閉鎖する。これにより、圧縮機１２から吐出される冷媒は全て四方切換弁１９を介して室内機２４の凝縮器２５に供給されることになる。また、ガス圧力導入通路６３及び圧力導入通路６８から弁本体３２に圧力が供給されなくなるので、弁針３７は通路３３ａを流れる圧縮機１２の吸入側の冷媒の圧力及びばね３８の付勢力により上昇して、弁本体３２の開口度が絞られる。
【００５３】
本実施例では、圧縮機１２の吐出側から第１及び第２のバイパス通路５２及び５７でバイパスした高温高圧の冷媒の一方を圧縮機１２の吸入側に戻してその圧力を利用するとともに、他方は感熱筒６２内に流入させてその熱を利用する。従って、圧縮機１２の始動時にその吸入側の圧力の低下が防止され、吐出側から高圧の冷媒が吐出されるので、凝縮器２５が活発に放熱して暖房の立上げが早くなる。しかも、膨張弁として温度自動膨張弁３５を使用したので価格的に安価である。
【００５４】
次に、この空調装置による室内の冷房について説明する。
【００５５】
冷房時には四方切換弁１９を切り換えて、圧縮機１２から吐出される冷媒を主管路１０内において室外機４０、温度自動膨張弁３５及び室内機２４の順に循環させる。即ち、第１のポート１９ａから四方切換弁１９に流入する高温高圧でガス状の冷媒は第２のポート１９ｂから室外機４０に流入し、室外熱交換機４１で凝縮して低温高圧の液状となり、それに伴い大気に放熱する。冷媒はその後ブリッジ回路２８の一方２８ａ、過冷却コイル２９を経て温度自動膨張弁３５に流入し、ここで減圧されて低温低圧の液状となる。その後冷媒はブリッジ回路２８の他方２８ｂから室内機２４に流入し、室内熱交換機２５で蒸発して低温低圧のガス状となり、それに伴い室内の熱を奪い、これにより室内の空気が冷やされる。冷媒はその後圧縮機１２に戻る。
＜第２の実施例＞
本発明の第２の実施例を図４及び図５に示す。図４及び図５はそれぞれ前記図１及び図３に対応する概念図及び要部拡大図である。
【００５６】
第２の実施例が上記第１の実施例と異なるのは、主管路１０からバイパスするバイパス通路７１は１つのみ設けられていること、及び上記主管路１０の感熱部７５よりも圧縮機１２側から温度自動膨張弁３２に延びる前記圧力導入通路６８（図１及び図２参照）は設けられていないことにある。即ちこの温度自動膨張弁８０は内部均圧力タイプである。その他の構成は上記第１実施例と同じである。
【００５７】
詳述すると、図４に示すように、バイパス通路７１には制御部（不図示）により開閉が制御される電磁バイパス弁７２及びキャピラリ７３が配置されている。また、図５に示すように、バイパス通路７１と主管路１０との合流点７４に設けられた感熱筒７５の内部空間には冷媒が封入され、この内部空間はス圧力導入通路７６によって弁本体７８の導入口３４ａから第１の調圧室に７９ａに接続されている。冷媒通路３３ａに形成された小孔３３ｃがダイヤフラム３６の下面側の第２の調圧室７９ｂに接続されている。
【００５８】
第２の実施例において、圧縮機１２の始動時に電磁バイパス弁７２を開放すると、圧縮機１２から吐出される高温高圧のガス状冷媒の一部がパイパス通路７１に流れ、キャピラリ７３により減圧された後感熱筒７５内に流入する。これにより、感熱筒７５内の冷媒が加熱されてガス圧を発生する。このガス圧は、ガス圧力導入通路７６を通して弁本体３２のガス圧導入口３４ａからダイヤフラム３６の上面側の第１の調圧室７９ａに導入される。その結果、ダイヤフラム３６の上面に作用する圧力により、ダイヤフラム３６が第２の調圧室７９ｂの圧力及びばね３８の付勢力に抗して下方に変形し、弁本体３２の開口度を大きくする。これにより、主管路１０内における冷媒の循環量が増大し、圧縮機１２の吸入側の圧力が高くなる。また、膨張弁として温度自動膨張弁３５を採用したので価格的に安価である。さらに、バイパス通路７１が１つで、管路１０ｇから弁本体３２に圧力を導入するガス圧導入通路７６も１つであるので、構造が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による温度自動膨張弁を備えた空調装置の概念図である。
【図２】上記図１の第１実施例の詳細図である。
【図３】上記図１の要部拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例による温度自動膨張弁を備えた空調装置の概念図である。
【図５】上記図４の要部拡大図である。
【図６】第１の従来例を説明するための説明図である。
【図７】第２の従来例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０：主管路                      １２：圧縮機
２５：室内熱交換機（凝縮器）      ３２：弁本体
３３、３４：ハウジング            ３５：温度自動膨張弁
３６：ダイヤフラム                ３９ａ：第１の調圧室
３９ｂ：第２の調圧室              ４１：室外熱交換機（蒸発器）
５２：バイパス通路                ５３：電磁弁
６２：感熱部                      ６３：ガス圧導入通路
【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】
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