JPS5855422B2 - 冷媒流の紋り調節手段を備えた膨張器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２つの領域間で熱エネルギーを受渡しするた
めの冷凍回路に関し、特に、可逆冷凍装置に使用するた
めのものであって、冷媒調量口を備えたピストンと、該
調量口を通る冷媒の絞り度合を調節するための手段とを
有する可動膨張装置に関する。

一般的な蒸気圧縮式冷凍回路においては、蒸発器と熱交
換関係（こ置かれる流体と、凝縮器と熱交換関係に置か
れる流体との間で熱エネルギーを受渡しするように圧縮
機、凝縮器、蒸発器、および膨張器等の各構成要素が配
置されている。

ヒートポンプ装置（こおいては、屋外コイルと室内コイ
ルが配置されており、それらのコイルのうちどちらかの
凝縮器として機能する方のコイルへ圧縮機から逆転弁を
介して高温ガス状冷媒を送給することができるようにな
されている。

そのとき他方のコイルは蒸発器として機能しており、逆
転弁の切換位置により熱エネルギーは、室内コイルまた
は屋外コイルのどちらかで放出または吸収される。

加熱作動（暖房）モードにおいては、凝縮器として機能
する室内コイルでは熱が放出され、蒸発器として機能す
る屋外コイルでは熱が吸収される。

冷却作動（冷房）モードにおいては、その逆で、凝縮器
として機能する屋外コイルで熱が放出され、蒸発器とし
て機能する室内コイルで熱が吸収される。

ヒートポンプの作動状態はそれが冷却作動モード（こあ
るか、あるいは加熱作動モードにあるかによつで異るの
で、各作動モードに関連してどちらの場合にも膨張器が
使用されるようにすることは周知である。

これを達成するためｌこ従来は各々逆止弁と並列に設け
られた熱膨張弁または分配器と毛管のような膨張器を備
えた２つの膨張量組立体を装備するのが普通であった。

各組立体をそれぞれの関連する熱交換器（コイル）に組
合わせ、作動モードが何であれ、それにかかかりなく、
冷媒が凝縮器として機能する熱交換器から蒸発器として
機能する蒸発器へ流れるようになされている。

その膨張組立体に関連している熱交換器が蒸発器として
機能しているときは、冷媒は逆止弁を通っては流れるこ
とができず、膨張器を通して熱交換器コイル内へ供給さ
れる。

従来の膨張器は、弁体と弁体内に配設されたピストンを
有しており、該ピストンは、中央を貫通した調量孔と、
ピストンの外面と弁体の間にバイパス領域を画定する条
溝を備えている。

この構成により、冷媒が一方の方向に流れるときはそれ
を膨張させるために調量孔即ちオリフィスを通して冷媒
の流れを絞り、冷媒が他方の方向に流れるときは調量孔
を通しての流れと併行してピストンの周りを通して冷媒
をバイパスさせ、自由な冷媒の通流を可能ｌこする。

かくして、単一の膨張器により、それ（こ関連する熱交
換器コイルが蒸発器として機能しているときは冷媒を膨
張させることができ、コイルが凝縮器として機能してい
るときは冷媒の自由な通流を可能にする。

また、２つの熱交換器が距離的に近いところに配置され
ている冷凍機および空調機においては、各熱交換器に関
連する膨張器を１つに組合せ、１つの弁体内にそれぞれ
の熱交換器に関連する２つのピストンを配設することも
すでに周知である。

このような可動ピストン型膨張器を使用することｔこよ
り、ヒートポンプ装置に必要な二重作動を行わせるため
の経済的で、安全かつ効率的な手段を提供することがで
きる。

弁体内におけるピストン位置を変えることによって冷媒
の過熱度合やその他の膨張パラメータについて調節する
ことができる。

しかし、通常、ピストンの長手方向に貫通している調量
孔の径を変更するためにはピストンを交換しなければな
らない。

それによって、膨張器として機能するときのピストンを
通しての圧力降下を変更させることができる。

もちろん、ピストンを取外すために膨張器を冷凍回路か
ら外すためには、冷凍回路のシール（密封）を解かなけ
ればならず、シールを解く場合に現場修理（こ必要とさ
れる操作を行なわなければならない。

その操作としては、冷媒の排出操作、および汚染物を除
去するためにフィルタ乾燥器を挿入操作等が含まれるが
、系内に汚染物が侵入し、系の構成部品の設計寿命を縮
めるおそれがある。

本発明は、冷凍回路を分解する必要なしに、従って、冷
凍回路の分解によって生じる部品の損傷や、汚染等の悪
い作用を招くことなく、ピストンの長手に沿って貫通し
ている調量孔を調節するための手段を提供することによ
って可動型膨張器を改良することを企図したものである
。

この調節手段は、また、サービスマンに冷凍回路のシー
ルを解く（開放する）必要なしに、冷凍回路の作動を微
調整する手段を与える。

略述すれば、本発明は、弁体と、弁体内に摺動自在に配
設されたピストンを有する膨張器を提供する。

このピストンは、冷媒の流れを絞るためにその長手方向
に貫通した調量孔を備えており、更に、所定の方向へは
冷媒を自由（こ通流させるよう） （こピストンの外周面に設けられた流路溝を有している
。

調量孔に連通するねじ孔にねじを挿入し、そのねじを特
定の位置へ廻すことにより調量孔を通る冷媒の流れを部
分的に阻止し、それによって冷媒の絞り度合を調節する
ことができるようにする。

このねじを廻すためのねじ廻しを弁体に装着し、ねじ廻
しを該ねじに係合させてねじを廻すことができるように
する。

常態（こおいては前記ピストンが弁体内を自由に摺動す
ることができるようにねじ廻しをねじから離脱させた位
置に維持するためのばねを設ける。

ねじ廻しに係合させることができるようにピストン弁体
に対して一定の角度位置に保持するためにピストンに設
けた突起を案内する案内溝を設ける。

以下に、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。

ここでは本発明は、２つの別個の噂脹器を使用する可逆
冷凍回路に適用した場合に関連して説明するが、本発明
は、可逆冷凍回路以外の冷凍回路にも、あるいは、流れ
の方向に応じて冷媒を調量したり、あるいは自由に通流
させるようにしたその他の用例にも適用することができ
る。

本発明は、また、単一の弁体と、その弁体内に配設され
た２つの膨張器とを有する組立体にも適用することがで
きる。

第１図を参照すると、吸入管１９および吐出管１８によ
って逆転弁２０に接続された圧縮機１γを有する冷凍回
路１０が示されている。

逆転弁２０は、導管２３によって第１熱交換器１１に、
そして導管２２によって第２熱交換器１２に接続されて
いる。

膨張器１５および１６は、それぞれ関連する熱交換器の
そばに配置されたものとして示されている。

膨張器１５と１６とは供給管１４によって接続されてい
る。

膨張器１５に関連して示されているよう（こ、膨張器１
５を供給管１４と、第１熱交換器からの導管に固定する
ために雌コネクタ３１．３３が使用されている。

ヒートポンプ装置が冷却作動モードで作動しているとき
は、冷媒は、圧縮機の吐出管１８から凝縮器として機能
する第１熱交換器へ送給されて、該熱交換器においてガ
スから液体に凝縮し、膨張器１５を通って流れる。

この作動モードでは膨張器１５内のピストンは、冷媒を
無制限の状態で膨張器１６へ通流される。

次いで、膨張器１６は冷媒を調量して、蒸発器として機
能している第２熱交換器１２へ送給する。

冷媒は、第２熱交換器内でフラッシュ蒸発して気化し、
該熱交換器の外面を被って流れる、冷却すべき空気から
熱エネルギーを吸収する。

ガス状の冷媒は、次いで、第２熱交換器から導管２２を
通り、逆転弁２０を経て吸入管１９へ至り、圧縮機１７
を戻って回路を完成するＯ 加熱作動モードにおいては、逆転弁２０が切換えられ、
ガス状冷媒が第２熱交換器１２へ向けられて該熱交換器
内で凝縮せしめられ、加熱すべき区域へ熱を放出する。

第２熱交換器からの液状冷媒は、膨張器１６を通って流
れる。

膨張器１６のピストンは、冷媒の流れを拘束することな
く通流させ、膨張器１５へ送るように位置される。

膨張器１５のピストンは、冷媒流を調量孔を通して調量
する位置へ置かれ、第１熱交換器１１は蒸発器として機
能している。

第１熱交換器からのガス状冷媒は、導管２３を通り、逆
転弁２０を経て圧縮機１７へ戻され、冷凍回路を完成す
る。

第２および３図を参照すると、調節手段を備えた膨張器
の実施例が示されている。

膨張器１６は、弁体２６と、その内部に摺動自在に装着
されたピストン３０とから収る。

弁体２６は、第１開口２７から第２開口２８までその全
長に亘って貫通した流路３５を有している。

流路３５は弁体の中間部分のところでは他の部分のとこ
ろより内径が大きく、ピストンの周りに環状室３６を画
定する。

弁体２６の両端の外周面にはねじが切られており、第１
図に示されるように弁体の両端を管（こ接続することが
できるようになされている。

ピストン３０にはその全長に亘って貫通した調量孔３２
が形成されている。

第２図に示されるように、ピストンの左端には円錐体５
５が設けられており、右端（こは円錐体５６が設けられ
ている。

更に、ピストンの左端には平坦な面４９が設けられてお
り、右端には平坦な面４８が設けられている。

ピストンの外表面からその側壁を貫通して調量孔３２に
連通する調節ねじ孔３７を穿設し、そのねじ孔（こ調節
ねじ３４を螺入する。

ピストンの外周面の両側から半径方向外方（こ突部６１
を設け、それらの突部を弁体の内面（こ形成した案内６
３と６３の間の溝内に受容させ、それによってピストン
３０が室３６内で軸方向ｌこ往復動する際にピストンの
突部６１と案内６３とによりピストンを弁体に対してｕ
列した状態に保持する。

また、ピストンの外周面には流れ溝４７を形成する条溝
部分が形成されている。

第２図に示される位置では、ピストン３０は調量位置に
あり、その端面４９は弁体の環状室３６の端壁５１に接
触しており、右から左へ流れる冷媒は、調量孔３２内を
通って絞られる。

冷媒の流れ方向が反対になると、ピストンは室３６の他
端へ摺動せしめられ、ピストンの平坦面４８がテーパ付
内孔３９を有するニップル９１に係合する。

この状態では、冷媒は左から右へ調量孔３２ならびにピ
ストンの外周の流れ溝４７の両方を通って流れることが
でき、従って、左方から右方への無拘束の冷媒流れが設
定される。

弁体２６の外面（こねじ廻し収容ケーシング５２を取付
ける。

第２および３図に示されているように、弁体に設けた突
部７９に雄ねじを切り、一方、ケーシング５２（こ雌ね
じを切設し、ケーシング５２を弁体の突部７９に螺着す
ることができるようにする。

弁体とケーシングとの間にシーｌしを施すために両者の
間に０１Ｊング８０を介設する。

弁体２６（こねじ廻し受容孔７７を穿設し、ねじ廻し４
０をそのブレード４４が受容孔７７を通って突出するよ
うに挿入し、ねじ廻しの軸と受容孔７７との間にシール
を施すために両者の間に０−リング５０を介設する。

ねじ廻しのヘッド４２は、ケーシング５２内へ挿入し、
該ヘッドとケーシングの頂部との間にシールを施すため
にヘッド（こ０１Ｊング７５を装着する。

常態においてはねじ廻し４０を半径方向を外力に偏倚さ
せておくためのばね５４を弁体とねじ廻しヘッド４２と
の間に圧縮ばね５４を配設し、それによって常態ではピ
ストンを自由に移動させるようにねじ廻しのブレード４
４をねじ３４から離脱させておくとともに、Ｏリング７
５とケーシング５２の頂部の内側面とを圧着させ確実な
シールを設定するようにする。

冷媒の絞り度を調節する場合は、ばね５４の圧力に抗し
てねじ廻しを押込み、ねじ廻しのブレード４４を調節ね
じ３４のスロット３８に係合させ、ねじ３４を廻す。

ケーシング５２の頂部には外部からねじ廻しのヘッド４
２にねじ廻じに廻す作動器（図示せず）を係合させるた
めの小さな開口が設けられている。

弁体内からねじ廻しケーシング５２を通って冷媒が漏れ
ないように３つの異るシール５０，７５゜８０が設けら
れている。

即ち、ケーシング５２自体は、０１Ｊング８０によって
弁体２８に密封され、ねじ廻しの軸は０１Ｊング５０に
よってねじ廻し受容孔７７内に密封され、ねじ廻しのヘ
ッドは０１Ｊング７５によってケーシングに密封される
。

この３つのリングの組合せにより弁体からの冷媒の漏出
を防止する。

冷凍回路を調節する際、修理員は、装置を所定の作動モ
ードにセットし、ピストン３０が環状室３６の一端へ移
動されるよう（こする。

この状態では、ピストンの突部６１と案内６３とにより
ピストンが回転しないようになされており、また、ピス
トンの端面４９が冷媒流の圧力により弁体の室３６の端
壁５１に圧接されているので調節ねじ３４はねじ廻し４
０と整列している。

修理員は、自分の携帯用のねじ廻しをねじ廻しヘッド４
４に係合させて、内方へ押し込み、ねじ廻しブレード４
４を調節ねじ３４のスロットに係合させ、そのままの状
態でねじ廻しを回転させる。

調量孔３２を通る冷媒の流れを更をこ絞りたい場合はね
じ廻し４０を一方の方向に廻し、ねじ３４のところにお
ける調量孔の流れ断面積を大きくしたいときはねじ廻し
を反対方向に廻す。

ねじ３４を適正位置に調節したならば、修理員は携帯用
のねじ廻しを外す。

組込みねじ廻し４０は、ばね５４によって半径方向外方
へ偏倚されてねじ３４から外され、ピストン３０が室３
６内で自由に移動しうるよう（こする。

このように、修理員は、冷凍回路を分解する必要なしく
こ、冷媒流の絞り度を調節することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、その精神および範囲か
ら逸脱することなく、いろいろなン変更が可能であるこ
とは当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は各熱交換器に関連する膨張器を備えた典型的な
可逆蒸気圧縮式冷凍回路の概略図、第２図は本発明の膨
張器の細部構造を示す縦断面図、ｉ第３図は第２図の平
面（こ垂直な平面でみた別の断面図である。 図中、１０は冷凍回路、１１．１２は熱交換器、１４は
供給導管、１５．１６は膨張器、１７は圧縮機、１８は
吐出管、１９は吸入管、２０は逆転ン弁、２６は弁体、
３０はピストン、３２は調量孔、３４は調節ねじ、３５
は流路、３６は拡大室、３７はねじ孔、４０はねじ廻し
、４４はブレード、４７は溝、５０はＯリング、５２は
ねじ廻し収容ケーシング、５４はばね、７５はＯリング
、７７つ はねじ廻し受容孔、８０は０１Ｊング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １−力の方向には冷媒流を拘束することなく通流させ、
   反対の他方の方向には冷媒流を絞るための膨張器におい
   て、どちらの方向にも冷媒を通流させるためのものであ
   って拡大室３６を備えた貫通流路３５を有する本体２６
   と、前記室内に摺動自在（こ装着されており、該室を通
   る冷媒の流れの方向に応じて第１位置と第２位置との間
   で移動しうるようになされたピストン３０と、該ピスト
   ンが前記第１位置に置かれているとき冷媒流を絞るため
   の、該ピストンを貫通して形成された調量孔３２と、該
   ピストンが前記第２位置に置かれているとき冷媒の流れ
   を通すために該調量孔と並列に該ピストンに設けられた
   少くとも１つの流れ溝と、該ピストンが第１位置に置か
   れているときの冷媒の絞り度合を調整するため（こ前記
   調量孔を通る冷媒の容積流量を調節するための調節手段
   ３４とから成り、該調節手段３４は、前記調量孔に連通
   ずるように前記ピストンに設けられたねじ孔３７と、該
   ねじ孔に螺入されており、該調量孔の断面積を変更させ
   て該調量孔を通る冷媒流の絞り度合を調整する働きをす
   るねじ３４と、前記本体に付設されたねじ廻しケーシン
   グ５２と、該ケーシング内に収容されており、前記ねじ
   を廻すために該ねじに係合させることができるようにし
   たブレードを有するねじ廻し４０と、前記ねじ過し収容
   ケーシング内に装着されており、通常の作動中は前記ピ
   ストンが前記拡大室内で往復動することができるように
   するために前記ねじ廻しを前記ねじに係合させないよう
   に該ねじ廻しを前記ピストンから離れる方向に偏倚させ
   るためのはね５４とを備えており、該ねじを廻す必要が
   あるときは該ねじ廻しを前記ばねの力に抗して内方へ押
   して該ねじに係合させることができるようにしたことを
   特徴とする膨張器。 ２ 前記本体は、前記拡大室内へ突出した案内６３を有
   しており、前記ピストンは、該案内と協同して該ピスト
   ンを所定の角度位置に維持し、それ（こよって前記ねじ
   を所定の位置に維持するようにした特許請求の範囲第１
   項記載の膨張器。 ３ 冷媒吸入管１９および冷媒吐出管１８を有する圧縮
   機１７と、第１熱交換器１１と、第２熱交換器１２と、
   圧縮機の吸入管および吐出管を第１熱交換器および第２
   熱交換器に選択的に接続するための逆転弁２０と、第１
   熱交換器と第２熱交換器とを接続する冷媒供給導管１４
   とを備えた可逆冷凍装置において、 前記第１熱交換器と第２熱交換器との間の前記供給導管
   内に少くとも１つの冷媒膨張器が配設されており、該膨
   張器は、該導管と同軸関係をなす細長い弁体２６と、該
   弁体を貫通して設けられた拡大室３６を含む中央流路３
   ５と、該拡大室内に摺動自在に配設されたピストン３０
   と、冷媒流を絞るために該ピストンを貫通して形成され
   た調量孔３２と、該調量孔を通さず、（こ前記弁体を通
   して冷媒を通流させるための該調量孔（こ並列に該ピス
   トンを設けられた少くとも１つの溝と、該ピストンは、
   冷媒流を該調量孔を通して絞る第１位置と１冷媒流が調
   量孔をバイパスすることができるようｆこする第２位置
   との間で移動されるように構成されていることと、該ピ
   ストンが前記第１位置に置かれているときの冷媒流の絞
   り度合を調整するために前記調量孔の少くとも一部分の
   断面積を変更させるための調節手段３４とから成り、該
   調節手段は、前記調量孔に連通ずるように前記ピストン
   に設けられたねじ孔３γと、該ねじ孔内に挿入されてお
   り、該調量孔の流れ断面積を調整するために該調量孔内
   へ突出させることができる絞り用端部および回動力を加
   えるための駆動端を有するねじ３４と、前記本体に取付
   けられたねじ廻し収容ケーシング５２と、前記本体に穿
   設したねじ廻し受容孔７７と、該ねじ過し収容ケーシン
   グ内に収容され、該ねじ廻し受容孔を通して挿通されて
   おり、前記ねじの駆動端（こ係合することができるよう
   になされたブレードを有するねじ廻し４ｏと、該ねじ廻
   しを該ねじから離れる方向に偏倚させるためのばね５４
   と、冷媒流が前記流路３５から前記ねじ廻し受容孔を通
   って漏出するのを防止するための第１シール部材８ｏと
   、冷媒が前記流路３５から該ケーシングを通って漏出す
   るのを防止するための第２シール部材７５とを備えてお
   り、該ばねは、常態においては、前記ピストンの自由な
   摺動を許すように前記ねじ廻しを前記ねじから離脱させ
   ておく働きをするが、圧縮されたときはねじ廻しをねじ
   に係合させることを可能にするものであることを特徴と
   する冷凍装置。 ４ 前記本体は、前記拡大室内へ突出した案内６３を有
   しており、前記ピストンは、該案内と協同して該ピスト
   ンを所定の角度位置に維持し、それによって前記ねじを
   所定の位置に維持するようにした特許請求の範囲第３項
   記載の冷凍装置。