(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路の配管に接続される中空の外側部材と、前記外側部材の中空部にあって、前記中空部内を流れる冷媒の圧力に応じて、前記外側部材の冷媒回路閉弁位置から冷媒回路開弁位置の間を移動可能な弁体とを備え、前記冷媒を前記弁体の周囲を通して前記中空部を一方向にのみ通過させる逆止弁であって、
前記外側部材の中空部は、第１の径部分と、前記第１の径部分より大きな径の第２の径部分と、前記第１の径部分と前記第２の径部分とをつなぐ連結部分とを有し、
前記弁体は、前記外側部材中空部の内周面を案内面として該中空部をその軸方向に移動する羽根部と、前記羽根部と一体に形成され、前記外側部材の前記連結部分に嵌り合う形状を有した中実のシート部とを備え、
前記羽根部は、前記外側部材中空部の内周面の周りにあって前記外側部材中空部の軸方向に伸びる複数の案内板を有し、前記複数の案内板で囲まれた部分が中空となっており、
前記羽根部はその軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼を備え、前記弁体の外周面を冷媒が通過する際に前記弁体に浮揚力を生じさせるように、前記２つの翼が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜していることを特徴とする逆止弁。
【請求項２】
冷媒回路の配管に接続される中空の外側部材と、前記外側部材の中空部にあって、前記中空部内を流れる冷媒の圧力に応じて、前記外側部材の冷媒回路閉弁位置から冷媒回路開弁位置の間を移動可能な弁体とを備え、前記冷媒を前記弁体の周囲を通して前記中空部を一方向にのみ通過させる逆止弁であって、
前記外側部材の中空部は、第１の径部分と、前記第１の径部分より大きな径の第２の径部分と、前記第１の径部分と前記第２の径部分とをつなぐ連結部分とを有し、
前記弁体は、前記外側部材中空部の内周面を案内面として該中空部をその軸方向に移動する羽根部と、前記羽根部と一体に形成され、前記外側部材の前記連結部分に嵌り合う形状を有した中実のシート部とを備え、
前記羽根部はその軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼を備え、前記弁体の外周面を冷媒が通過する際に前記弁体に浮揚力を生じさせるように、前記２つの翼が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜していることを特徴とする逆止弁。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の逆止弁を冷凍サイクルの冷媒回路に備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路に用いられる逆止弁、およびそれを備えた空調装置や冷凍装置などの冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路に用いられる逆止弁は、通常、冷媒流路を開閉する作用を果たす弁体が、冷媒の圧力でその開閉位置から引き離されることで、冷媒流路を連通させるようにしているものである。したがって、冷媒の圧力変動によって弁体が振動するため、その振動を防止するための工夫が従来より行われている。そのような逆止弁として、冷媒の流れ方向と平行に設けられたコイルバネと、冷媒の流れ方向に対して垂直に設けられた防振バネとを具備し、球状の弁体を、冷媒の流れ方向に水平な方向および垂直な方向の防振を実施する逆止弁が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２００５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、コイルバネや防振バネなどの部品を別途備える構成は、逆止弁の構造および動作が複雑となり、コストや信頼性の点で不利となる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、冷媒回路に用いられる逆止弁において、特別な防振用部品を備えることなく、冷媒流路を開閉する作用を果たす弁体の防振性を向上させた逆止弁、およびそれを備えた冷凍空調装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の逆止弁は、冷媒回路の配管に接続される中空の外側部材と、前記外側部材の中空部にあって、前記中空部内を流れる冷媒の圧力に応じて、前記外側部材の冷媒回路閉弁位置から冷媒回路開弁位置の間を移動可能な弁体とを備え、前記冷媒を前記弁体の周囲を通して前記中空部を一方向にのみ通過させる逆止弁であって、前記外側部材の中空部は、第１の径部分と、前記第１の径部分より大きな径の第２の径部分と、前記第１の径部分と前記第２の径部分とをつなぐ連結部分とを有し、前記弁体は、前記外側部材中空部の内周面を案内面として該中空部をその軸方向に移動する羽根部と、前記羽根部と一体に形成され、前記外側部材の前記連結部分に嵌り合う形状を有した中実のシート部とを備え、前記羽根部は、前記外側部材中空部の内周面の周りにあって前記外側部材中空部の軸方向に伸びる複数の案内板を有し、前記複数の案内板で囲まれた部分が中空となっており、前記羽根部はその軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼を備え、前記弁体の外周面を冷媒が通過する際に前記弁体に浮揚力を生じさせるように、前記２つの翼が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜している。
また、冷媒回路の配管に接続される中空の外側部材と、前記外側部材の中空部にあって、前記中空部内を流れる冷媒の圧力に応じて、前記外側部材の冷媒回路閉弁位置から冷媒回路開弁位置の間を移動可能な弁体とを備え、前記冷媒を前記弁体の周囲を通して前記中空部を一方向にのみ通過させる逆止弁であって、前記外側部材の中空部は、第１の径部分と、前記第１の径部分より大きな径の第２の径部分と、前記第１の径部分と前記第２の径部分とをつなぐ連結部分とを有し、前記弁体は、前記外側部材中空部の内周面を案内面として該中空部をその軸方向に移動する羽根部と、前記羽根部と一体に形成され、前記外側部材の前記連結部分に嵌り合う形状を有した中実のシート部とを備え、前記羽根部はその軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼を備え、前記弁体の外周面を冷媒が通過する際に前記弁体に浮揚力を生じさせるように、前記２つの翼が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の逆支弁の弁体は、ガイドとして作用する羽根部と、冷媒回路の開閉に直接寄与するシール部とを有する。羽根部は、外側部材中空部の内周面の周りにあって外側部材中空部の軸方向に伸びる複数の案内板を有し、複数の案内板で囲まれた部分が中空となっている、および／または、隣り合う複数の案内板同士の間に空間が形成されているため、弁体の質量が小さくなり、弁体の質量よりも弁体を押し上げる冷媒圧力を大きくできる。したがって、空調負荷が可変、つまり弁部を流れる冷媒流量が低下した場合や圧縮機の脈動による圧力変動を受けた場合でも、弁体の自重による影響が弱まり、弁動作が安定して振動音の発生を防止または低減できる。また、弁体の上下振動の衝撃による弁体自体の損傷も防止でき、逆止弁の信頼性が向上する。
さらに、本発明の逆支弁の弁体は、その軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼を備え、弁体の外周面を冷媒が通過する際に弁体に浮揚力を生じさせるように、それらの２つの翼が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜している。このため、冷媒の流れに対して垂直方向に揚力が発生し、その力で弁体上部を押しつけることでダンピング効果が得られ、弁体動作が不安定の場合でも振動音を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。図１に示す空気調和装置は、熱源機１００Ａと、並列接続された複数（ここでは３台）の室内機１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅと、熱源機１００Ａと各室内機１００Ｃ〜１００Ｅとの間に設けられた中継機１００Ｂとを備えている。
熱源機１００Ａは、圧縮機１と、四方弁２と、熱源機側熱交換器３と、アキュムレータ４を有する。
室内機１００Ｃ〜１００Ｅは、それぞれ第１の絞り装置９ｃ，９ｄ，９ｅと、利用側熱交換器５ｃ，５ｄ，５ｅとを有する。
中継機１００Ｂは、第１の分岐部１０と、第２の分岐部１１と、気液分離器１２と、第２の絞り装置１３と、第３の絞り装置１５と、第１の熱交換器１６と、第２の熱交換器１７とを有する。
【０００８】
室内機１００Ｃ〜１００Ｅ内の利用側熱交換器５ｃ，５ｄ，５ｅの一端と中継機１００Ｂ内の第１の分岐部１０とは、配管６ｃ，６ｄ，６ｅにより接続され、室内機１００Ｃ〜１００Ｅ内の利用側熱交換器５ｃ，５ｄ，５ｅの他端と中継機１００Ｂ内の第２の分岐部１１とは、第１の絞り装置９ｃ，９ｄ，９ｅを介して、配管７ｃ，７ｄ，７ｅにより接続されている。更に、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆは第１の分岐部１０に設けられた切換弁であり、切換弁８ｂ，８ｄ，８ｆは気液分離器１２において分離されたガス冷媒が流出する側と配管６ｃ，６ｄ，６ｅとを接続する回路に設けられ、切換弁８ａ，８ｃ，８ｅは配管６ｃ，６ｄ，６ｅと配管６とを接続する回路に設けられている。
【０００９】
第２の分岐部１１は、気液分離器１２からの液冷媒を第２の絞り装置１３を介して流出する配管と配管７ｃ，７ｄ，７ｅとを接続する。また、第２の絞り装置１３と第２の分岐部１１との間から第１のバイパス回路１４が分岐し、第３の絞り装置１５を介して配管６に接続されている。そして、第１の熱交換器１６が第２の絞り装置１３と第１のバイパス回路１４が分岐する部分との間に設けられ、第２の絞り装置１３から流出した液冷媒と第１のバイパス回路１４を流れる冷媒との間で熱交換を行う。また、第２の熱交換器１７が気液分離器１２と第２の絞り装置１３との間に設けられ、気液分離器１２から流出した冷媒と第１のバイパス回路１４を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
【００１０】
一方、熱源機１００Ａ内の冷媒回路には４個の逆止弁１８，１９，２０，２１が設けられている。逆止弁１８は配管７に設けられ、熱源機側熱交換器３から気液分離器１２へのみ冷媒の流通を可能とする。逆止弁１９は配管６に設けられ、中継機１００Ｂから四方弁２へのみ冷媒の流通を可能とする。逆止弁２０は配管６と配管７とを接続する第２のバイパス回路３２に設けら、配管６から配管７へのみ冷媒の流通を可能とする。逆止弁２１は配管６と配管７とを接続する第３のバイパス回路３３に設けられ、配管６から配管７へのみ冷媒の流通を可能とする。
【００１１】
第２のバイパス回路３２は四方弁２と逆止弁１９の間で配管６から分岐し、逆止弁１８の冷房主体運転時下流側で配管７に合流する。また、第３のバイパス回路３３は逆止弁１９の冷房主体運転時上流側で配管６から分岐し、逆止弁１８と熱源機側熱交換器３との間で配管７に合流する。逆止弁１８〜２１は、冷媒の流通を切換える目的で設けられており、配管６を低圧にし、配管７を高圧にしている。
【００１２】
上記の空気調和装置において、室内機１００Ｃ〜１００Ｅは、それらのうちの１台のみを使用する場合、または同時に２台若しくは３台全てを使用する場合がある。室内機を１台だけの使用の場合、室内機を３台同時使用の場合に比べて、圧縮機１の回転が可変されて、冷媒回路を流れる冷媒量が少なくなる。
なお、上記空気調和装置では各種の冷媒、例えば、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ等が利用できる。
【００１３】
次に上記逆止弁１８〜２１の構成について説明する。図２、図３は、逆止弁１８〜２１に関する構成の一例を示す説明図である。なお、図２は逆止弁が冷媒配管に取り付けられて閉弁状態にある例を示し、図３は図２の逆止弁を構成している弁体の軽量化を図った構成を示している。
図２に示すように、この逆止弁は、弁体４２と外側部材４３とを有している。すなわち、冷媒回路の配管４０，４１に接続される中空の外側部材４３と、外側部材４３の中空部４３Ａ内にあって、中空部４３Ａ内を流れる冷媒の圧力に応じて、外側部材４３の冷媒回路閉弁位置から冷媒回路開弁位置の間を移動する弁体４２とを備える。
【００１４】
外側部材４３の中空部４３Ａは、第１の径部分４３Ｂと、前記第１の径より大きな第２の径部分４３Ｃと、前記第１の径部分と前記第２の径部分とをつなぐ連結部分４３Ｄを有する。連結部分４３Ｄは、例えば傾斜面のテーパ形状とすることができる。
弁体４２は、外側部材４３の中空部４３Ａの内周面を案内面として該中空部４３Ａをその軸方向に移動する筒状の羽根部４４と、羽根部４４と一体に形成され、外側部材４３の連結部分４３Ｄに嵌り合う形状（例えば斜面形状）を有した中実のシート部４５とを有する。羽根部４４は、外側部材４３の中空部４３Ａの軸方向に伸びる複数の（例えば４つの）案内板４６を有する。複数の案内板４６は、外側部材中空部４３Ａの内周面の周りに配置されており、隣り合う案内板４６同士の間には空間（又は切欠）４７が形成され、かつ複数の案内板４６で囲まれた部分が中空となっている。
【００１５】
上記構造の逆止弁において、冷媒は配管４０から流入し、その圧力で弁体４２を押し上げる。これにより、外側部材４３の連結部分４３Ｄに嵌り合って当接していた弁体４２のシート部４５を引き離して、冷媒を弁体４２の外周面および外側部材４３の中空部４３Ａを通して下流へ流し、案内板４６に沿って接続配管４１へ流通させる。
なお、先述した「外側部材４３の冷媒回路閉弁位置」とは、外側部材４３の連結部分４３Ｄであって、弁体４２のシート部４５との接触位置に対応し、「外側部材４３の冷媒回路開弁位置」とは、その接触が外れ冷媒の通過が可能となる位置に対応する。
【００１６】
隣り合う案内板４６同士の間の部分は、図２に示したように、塞がれた形状としてもよいが、図３に示すように、それらの部分を切欠いて空間４７を形成し、弁体４２内部の中空部分の高さを低くすることで、弁体４２をさらに軽量化することが好ましい。その理由を以下に示す。
【００１７】
図４は、弁体４２の質量と、冷媒流量による弁体４２の押し上げ量（リフト量）との関係を示している。そして図４では、図３に示す弁体４２の作動中に振動音を発生させない高さ”Ｘ”（図３に示す弁体４２のシール部４５の高さに対応）をリフトさせるのに、冷媒流量が６０（ｋｇ/ｈ）の場合は弁体４２の質量が約２．０ｇ以下、冷媒流量が８０（ｋｇ/ｈ）の場合は弁体４２の質量が３．０ｇ以下、冷媒流量が１００（ｋｇ/ｈ）の場合は弁体４２の質量が約４．６ｇ以下、冷媒流量が１２０（ｋｇ/ｈ）の場合は弁体４２の質量が７．０ｇ以下とする必要があることを示している。すなわち、弁体４２をその質量がなるべく小さくなるように設計にすれば、弁体４２の自重よりも弁体４２を押し上げる力（静圧）が大きくなり、弁体４２が安定するため振動音が発生しにくくなる。しかし、弁体４２の質量が上記の値を超えると、冷媒流量が所定の量より小さい場合、弁体４２にかかる静圧が急激に変化することで、静圧よりも弁体４２の自重の方が勝るようになり、閉弁方向に力が掛かるようになり、振動音が発生し易くなる。
なお、液冷媒状態での流量により弁体４２が押し上げられる時は、弁体４２に浮力が生じるため、弁体４２に対する静圧はガス冷媒状態による場合より大きくなる。したがって、ガス冷媒状態での流量を基準にして、弁体４２の質量を定めればよい。
【００１８】
室内機１００Ｃを１台だけ運転する場合、圧縮機１は運転容量を可変するため、逆止弁１８〜２１の各弁体４２に係る押上力（静圧）が低下するが、弁体４２の質量を上記のように軽量化した構成にすることで、弁体４２の動作が安定し、振動音が発生するのを防止できる。また、たとえ振動音が発生しても従来より少ないため、配管を伝播し室内への不快な音を低減することができる。しかも、上記逆止弁は従来のものと比較して部品点数が増えることもなく、容易な構造であるため、コストの低減にも寄与できる。
【００１９】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る逆止弁の弁体の構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。図１で示した逆止弁とは、弁体のみが相違している。実施の形態２の弁体４２は、その羽根部４４に、羽根部軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼４９を設け、弁体４２の外周面を冷媒が通過する際に弁体４２に浮揚力を生じさせるように、２つの翼４９を冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜させたものである。なお、翼４９は独立して専用のものを設けてもよいが、実施の形態１の案内板４６を利用して形成してもよい。
【００２０】
図６は、単独翼における揚力係数CLと迎え角αの関係を示す図である。翼の前縁の形状や板厚により異なるが、揚力係数CLは、迎え角αとともに増加するが、迎え角αがおおよそ１２°で揚力係数CLは急激に減少する。これは、翼の前縁で剥離を起こし、安定した揚力が得られなくなるためである。したがって、翼４９の傾斜角度は１２°以下とするのが好ましい。
実施の形態２の逆止弁によれば、弁体４２の振動を抑制でき、実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００２１】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る逆止弁は、その弁体４２に関して実施の形態１と実施の形態２の特徴を両方取り入れたものである。図７は本発明の実施の形態３にかかる弁体４２の構造を示す図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）（ｄ）が側面図、（ｃ）が正面図、（ｅ）が底面図を表している。そして、図１で示した逆止弁とは、弁体のみが相違している。すなわち、実施の形態３の弁体４２も、外側部材４３の中空部４３Ａの内周面を案内面として該中空部をその軸方向に移動する羽根部４４と、羽根部４４と一体に形成され、外側部材４３の連結部分４３Ｄに嵌り合う斜面形状を有した中実のシート部４５とを備えている。また、羽根部４４は、外側部材中空部４３Ａの軸方向に伸びる複数の案内板４６を有し、案内板４６が外側部材中空部４３Ａの内周面の周りに配置されており、複数の案内板４６同士の間には空間４７が形成され、かつ複数の案内板４６で囲まれた部分が中空となっている。
ここではさらに、羽根部４４が、その軸方向の中心に対して点対称な位置に２つの翼４９を備え、弁体４２の外周面を冷媒が通過する際に弁体４２に浮揚力を生じさせるように、それら２つの翼４９が冷媒の流れ方向に対して同じ方向に傾斜している。
なお、翼４９の理解を容易にするために、図７に示した弁体４２の２方向からの斜視図を図８に示しておく。
【００２２】
実施の形態３の逆止弁は、その弁体４２が、実施の形態１の軽量化の構造と、実施の形態２の揚力発生用翼とを組み合わせ持つ構造となっているため、弁体４２の動作に起因する振動音防止に関して、実施の形態１、２と同等以上の効果を奏することができる。
【００２３】
実施の形態４．
これまでは、本発明の実施の形態に係る逆止弁を空気調和装置に適用した例をみてきたが、本発明の逆止弁は、冷凍サイクルを構成する他の装置、たとえば冷凍装置の冷媒回路にも利用することができる。
また、図１のような例に限らず、冷凍サイクルを構成する冷媒回路で逆止弁を使用する際には、本発明の逆止弁が利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成図。
【図２】本発明の実施の形態１による逆止弁の全体構成の一例を示す図。
【図３】本発明の実施の形態１による逆止弁の弁体の構成を一例を示す図。
【図４】弁体の質量と冷媒流量による弁体のリフト量との関係を示す図。
【図５】本発明の実施の形態２による逆止弁の弁体の構成を一例を示す図。
【図６】単独翼における揚力係数CLと迎え角αの関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態３による逆止弁の弁体の構成を一例を示す図。
【図８】図７に示した弁体の２方向からの斜視図。
【符号の説明】
【００２５】
１００Ａ  熱源機、１００Ｂ  中継機、 １００Ｃ〜１００Ｅ  室内機、１  圧縮機、 ２  四方弁、 ３  熱源機側熱交換器、４  アキュムレータ、５ｃ〜５ｅ  利用側（室内）熱交換器、 ６，６ｃ〜６ｅ  配管、７，７ｃ〜７ｅ  配管、８ａ〜８ｆ  切換弁、９ｃ〜９ｅ  第１の絞り装置、１０  第１の分岐部、１１  第２の分岐部、１２  気液分離器、１３  第２の絞り装置、１４  第１のバイパス回路、１５  第３の絞り装置、１６  第１の熱交換器、１７  第２の熱交換器、１８〜２１  逆止弁、３２  第２のバイパス回路、３３  第３のバイパス回路、４０，４１  配管、４２  弁体、４３  外側本体、４３Ａ  外側本体の中空部、４３Ｂ  第１の径部分、４３Ｃ  第２の径部分、４３Ｄ  連結部分、４４  羽根部、４５  シート部、４６  案内板、４７：空間または切欠、４９  翼。
【図１】
0005042080.tif 000002
【図２】
0005042080.tif 000003
【図３】
0005042080.tif 000004
【図４】
0005042080.tif 000005
【図５】
0005042080.tif 000006
【図６】
0005042080.tif 000007
【図７】
0005042080.tif 000008
【図８】
0005042080.tif 000009