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JPH07324844A - ６方向切替弁及びそれを用いた冷凍装置 - Google Patents

６方向切替弁及びそれを用いた冷凍装置

Info

Publication number
JPH07324844A
JPH07324844A JP6118931A JP11893194A JPH07324844A JP H07324844 A JPH07324844 A JP H07324844A JP 6118931 A JP6118931 A JP 6118931A JP 11893194 A JP11893194 A JP 11893194A JP H07324844 A JPH07324844 A JP H07324844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
valve
flow
way switching
switching valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6118931A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitake Nagai
俊剛 永井
Yonezo Ikumi
米造 井汲
Takahide Kakinuma
孝英 柿沼
Norio Sawada
範雄 沢田
Koji Sato
晃司 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP6118931A priority Critical patent/JPH07324844A/ja
Priority to TW084104920A priority patent/TW314583B/zh
Priority to EP95107847A priority patent/EP0685693B1/en
Priority to DE69516454T priority patent/DE69516454T2/de
Priority to US08/447,676 priority patent/US5634352A/en
Priority to KR1019950012977A priority patent/KR950033325A/ko
Priority to SG1995000529A priority patent/SG28280A1/en
Priority to MYPI95001398A priority patent/MY113471A/en
Priority to CA002150436A priority patent/CA2150436A1/en
Priority to BR9502613-4A priority patent/BR9502613A/pt
Priority to CN95106641A priority patent/CN1092779C/zh
Publication of JPH07324844A publication Critical patent/JPH07324844A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
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    • F16K11/065—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only sliding valves, i.e. sliding closure elements with linearly sliding closure members
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
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    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、利用側熱交換器、熱源側
熱交換器内を流れる冷媒を、冷房運転時と暖房運転時共
に、同一方向に流すことのできる冷凍装置を提供する。 【構成】 圧縮機１１、利用側熱交換器１２、減圧装置
１４，２１、熱源側熱交換器１５をつないだ冷媒回路を
備える冷凍装置において、利用側熱交換器１２、熱源側
熱交換器１５内を流れる冷媒が、冷房運転時と暖房運転
時共に、同一方向に流れるように冷媒回路中に６方向切
替弁１００を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、高沸点冷媒と
低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置
等に用いられる６方向切替弁、及びそれを用いた冷凍装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、冷凍装置の冷媒回路は、圧縮
機、四方弁、利用側熱交換器、減圧装置、熱源側熱交換
器等から構成され、暖房運転時には、この順序で冷媒を
流し、冷房運転時には、四方弁を切り替えることによ
り、暖房運転時とは逆方向に冷媒を流すようにしてい
る。また近年では、オゾン層に対しての影響が少ない高
沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒等の代
替冷媒を用いた冷凍装置が提案されている。この非共沸
混合冷媒は沸点の低い冷媒が先に蒸発するので、熱交換
器を蒸発器として作用させる場合には、熱交換器の入口
側と出口側とで温度変化が生じて、熱交換器の入口温度
が出口温度に比べて低くなるし、熱交換器を凝縮器とし
て作用させる場合には、沸点の高い冷媒が先に凝縮する
ので、熱交換器の入口温度が出口温度に比べて高くな
る。
【０００３】このような冷媒を使用する場合、熱交換器
において冷媒の流れと空気（又は水）の流れが対向流に
なることが効率的に好ましい。
【０００４】対向流の熱交換器においては、図９に示す
ように、冷媒の流れと空気の流れが対向し、これに対し
て、並行流の熱交換器においては、図１０に示すよう
に、冷媒の流れと空気の流れが並行する。また、図１１
の水式熱交換器は、冷媒の流れと水の流れが対向するの
で対向流の熱交換器であるが、図１２の水式熱交換器
は、冷媒の流れと水の流れが並行するので並行流の熱交
換器である。図１１の水式熱交換器と、図１２の水式熱
交換器とを用いて実機テストを行った結果を、図１３〜
図１６に示す。なお、実機テストでは、ＨＦＣ−３２／
１２５／１３４の混合率を、３０％／１０％／６０％に
した冷媒を用いている。
【０００５】図１３を参照し、凝縮過程においては、水
の入口温度を一定にして、対向流の熱交換器と並行流の
熱交換器のそれぞれで、入口温度と出口温度の温度差が
どのように変化するかを見たところ、対向流の熱交換器
の方が温度差が大きくなることが判った。これは対向流
の熱交換器の方が熱交換の効率が良いことを示してい
る。図１４を参照し、蒸発過程においても、水の入口温
度を一定にして、対向流の熱交換器と並行流の熱交換器
のそれぞれで、入口温度と出口温度の温度差がどのよう
に変化するかを見たところ、対向流の熱交換器の方が温
度差が大きくなることが判った。これも対向流の熱交換
器の方が熱交換の効率が良いことを示している。また、
図１５を参照して、凝縮過程においては、並行流よりも
対向流の方が熱伝達率が約１４％向上することが判っ
た。更に、図１６を参照し、蒸発過程においては、並行
流よりも対向流の方が熱伝達率が約２５％向上すること
が判った。一般のエアコンに使用されるフィンチューブ
型の空気式熱交換器に対してこれらの結果はそのまゝ当
てはまらないとしても、冷房時、暖房時ともに対向流に
することが、システムの性能を示す成績係数（以下、Ｃ
ＯＰという）アップのために必要であることが判った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように四方弁を切り替えて暖房運転と冷房運転とを行う
場合、利用側熱交換器、熱源側熱交換器においては冷房
運転時と暖房運転時とで冷媒の流れる方向が全く逆にな
るので、いずれかの運転時に冷媒の流れと空気（又は
水）の流れが並行流になり、ＣＯＰが低下するという問
題がある。
【０００７】これを解消するには、冷房運転時と暖房運
転時に、利用側熱交換器、熱源側熱交換器内を流れる冷
媒を同一方向に流すようにすればよいが、そのためには
例えば四方弁等を複数組み合わせて、運転状態により、
その複数の四方弁を切り替えなければならず、これでは
冷媒回路の構造が複雑化すると共に、制御が複雑になり
過ぎるという問題がある。
【０００８】また、単一構造の切替弁を用いて上記の目
的を達成できればよいが、現実的にはそのような切替弁
は未だ提案されていない。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題点を解消し、簡単な構成の切替弁を提
供すると共に、この切替弁を用いることにより、冷房運
転時と暖房運転時共に、利用側熱交換器、熱源側熱交換
器内を流れる冷媒を同一方向に流すことのできる冷凍装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、３個の入
口ポートと３個の出口ポートとを有する弁ハウジング内
に弁体を備え、この弁体は、入口ポートに対して２個の
出口ポートを択一的に連通させるように流路を切り替え
るものである。
【００１１】第２の発明は、３個の入口ポートと３個の
出口ポートとを有する弁ハウジング内に回転自在な弁体
を備え、この弁体は、弁ハウジング内を回転して、入口
ポートに対して２個の出口ポートを択一的に連通させる
ように流路を切り替えることを特徴とするものである。
【００１２】第３の発明は、３個の入口ポートと３個の
出口ポートとを有する弁ハウジング内にスライド自在な
弁体を備え、この弁体は、弁ハウジング内をスライドし
て入口ポートに対して２個の出口ポートを択一的に連通
させるように流路を切り替えることを特徴とするもので
ある。
【００１３】第４の発明は、圧縮機、利用側熱交換器、
減圧装置、並びに熱源側熱交換器をつないだ冷媒回路を
備える冷凍装置において、利用側熱交換器、熱源側熱交
換器内を流れる冷媒が、冷房運転時と暖房運転時共に、
同一方向に流れるように冷媒回路中に６方向切替弁を設
けたものである。
【００１４】
【作用】第１の発明によれば、１個の入口ポートに対し
て２個の出口ポートが択一的に連通し、しかも入口ポー
トは３個あるので、合計で３×２＝６となり、流路は６
方向に切り替えられる。
【００１５】第２の発明によれば、弁ハウジング内で弁
体を回転させるだけで、流路を６方向に切り替えられる
ので、構造は簡素化される。
【００１６】第３の発明によれば、弁ハウジング内で弁
体をスライドさせるだけで、流路を６方向に切り替えら
れるので、構造は簡素化される。
【００１７】第４の発明によれば、利用側熱交換器、及
び熱源側熱交換器を流れる冷媒が対向流になるように一
旦設定すれば、従来のように四方弁の切り替えにより、
その流れが全く逆になって並行流になってしまうことは
なく、６方向切替弁の切替えにより、熱交換器は常に対
向流になるので、冷凍装置の性能を示すＣＯＰを向上さ
せることができる。例えば、従来の冷凍装置において、
冷房時に熱交換器が対向流となり、暖房時に並行流とな
るようなものにあっては、暖房運転時のＣＯＰが低下す
るが、本システムによれば、熱交換器が常に対向流にな
ることにより、とくに暖房運転時のＣＯＰを向上させる
ことができる。
【００１８】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を詳細に説明する。
【００１９】図１、及び図２は本実施例による空気調和
機の冷媒回路を示している。
【００２０】夫々の図において、１１は圧縮機、１２は
利用側熱交換器、１３は利用側ファン、１４は減圧装置
の１例を示すキャピラリーチューブ、２２は電磁開閉
弁、１００は６方向切替弁、２１は減圧装置の１例を示
すキャピラリーチューブ、１７は電磁開閉弁、１５は熱
源側熱交換器、１６は熱源側ファン、１８はアキューム
レータを示している。
【００２１】これによれば、とくに冷媒回路中に６方向
切替弁１００を設けると共に、夫々のキャピラリーチュ
ーブ１４，２１に並列に電磁開閉弁１７，２２を設ける
ことにより、以下のような作用、効果を得ることができ
る。
【００２２】この実施例の作用を説明すると、図１を参
照し、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、暖房運転時にお
いて、後述する６方向切替弁１００のポート１，３を介
して、矢印で示すように、利用側熱交換器１２に流れ
る。この時に、利用側熱交換器１２は凝縮器として作用
するので、放熱作用を呈し、利用側ファン１３からの送
風により、利用側には暖かい空気Ａが吐き出される。利
用側熱交換器１２を通った冷媒は、電磁開閉弁２２が閉
じているため、キャピラリーチューブ１４を通って減圧
された後に、６方向切替弁１００に入り、６方向切替弁
１００のポート２，５を介して、熱源側熱交換器１５に
流入する。
【００２３】この熱源側熱交換器１５は蒸発器として作
用するので、吸熱作用を呈し、熱源側ファン１６からの
送風により、熱源側には冷たい空気Ｂが吐き出される。
熱源側熱交換器１５を通った冷媒は、電磁開閉弁１７が
開いているため、ここを抵抗無く通って６方向切替弁１
００に入り、６方向切替弁１００のポート４，６を介し
て、アキュームレータ１８に入り、そこから圧縮機１１
に戻される。
【００２４】図２は冷房運転時の冷媒の流れを示してい
る。
【００２５】圧縮機１１で圧縮された冷媒は、冷房運転
時において、後述する６方向切替弁１００のポート１，
５を介して、矢印で示すように、まずは熱源側熱交換器
１５に流入する。この時に、熱源側熱交換器１５は凝縮
器として作用するので、放熱作用を呈し、熱源側ファン
１６からの送風により、熱源側には暖かい空気Ａが吐き
出される。熱源側熱交換器１５を通った冷媒は、電磁開
閉弁１７が閉じているため、キャピラリーチューブ２１
を通って減圧された後に、６方向切替弁１００に入り、
６方向切替弁１００のポート４，３を介して、利用側熱
交換器１２に流入する。
【００２６】この利用側熱交換器１２は蒸発器として作
用するので、吸熱作用を呈し、利用側ファン１３の送風
により、利用側には冷たい空気Ｂが吐き出される。利用
側熱交換器１２を通った冷媒は、電磁開閉弁２２が開い
ているため、ここを抵抗無く通って６方向切替弁１００
に入り、６方向切替弁１００のポート２，６を介して、
アキュームレータ１８、更には圧縮機１１に戻される。
【００２７】以上の構成によれば、図１、及び図２から
も明らかなように、冷房運転時と暖房運転時共に、利用
側熱交換器１２、及び熱源側熱交換器１５内を流れる冷
媒は常に同一方向に流れることになる。
【００２８】これによれば、熱交換器１２，１５を流れ
る冷媒が対向流になるように一旦設定すれば、従来のよ
うに四方弁の切り替えにより、その流れが全く逆になっ
て平行流になってしまうことはなく、よって、システム
の性能を示すＣＯＰを向上させることができる。すなわ
ち表１に示すように、本システムによれば、従来システ
ム（熱交換器は冷房時に対向流となる）に比べて熱交換
器が常に対向流になることにより、とくに暖房運転時の
ＣＯＰを向上させることができる。
【００２９】
【表１】 また、暖房運転時においては、熱源側熱交換器１５は蒸
発器として作用するので、とくに冷媒の入口部で着霜し
易くなる。
【００３０】しかし、上記の実施例によれば、入口部を
風下側に配置することにより、このような着霜を抑制す
ることができる。
【００３１】さらに、この実施例で最も特徴的なこと
は、単一構造の切替弁としての６方向切替弁１００を用
いることにより、上記のシステムを構築している点にあ
る。これによれば、構成はきわめて簡単であり、しかも
制御的にも６方向切替弁１００と、従来の四方弁のそれ
とはほぼ同等であるので制御は容易である。
【００３２】図３、図４に別の実施例を示す。
【００３３】上記の実施例との相違は、６方向切替弁１
００の内部における流路構成だけである。かかる流路構
成は種々変更が可能である。
【００３４】６方向切替弁１００としては、図５〜図６
に示すように回転式のもの、或いは図７〜図８に示すよ
うにスライド式のもの等が考えられる。
【００３５】回転式のものは、図５〜図６を参照し、１
０１は弁ハウジング、１０２は回転式の弁体を示し、こ
の弁体１０２が弁ハウジング１０１内を回転することに
より、各ポート１〜６が図示のように連通する。
【００３６】すなわち入口ポート１に対しては２個の出
口ポート３，５が択一的に連通し、入口ポート２に対し
ては２個の出口ポート５，６が択一的に連通し、入口ポ
ート４に対しては２個の出口ポート３，６が択一的に連
通する。
【００３７】図７〜図８においては、１０５は弁ハウジ
ング、１０６はスライド式の弁体を示している。この弁
体１０６は、冷媒を直線的に流すための直線流路部１０
６ａを有し、弁体１０６が弁ハウジング１０５内を図中
で左右にスライドすることにより、各ポート１〜６が図
示のように連通する。この場合にも、上記と同様に、入
口ポート１に対しては２個の出口ポート３，５が択一的
に連通し、入口ポート２に対しては２個の出口ポート
５，６が択一的に連通し、入口ポート４に対しては２個
の出口ポート３，６が択一的に連通する。
【００３８】しかして、この実施例によれば、弁体１０
６に直線流路部１０６ａを備えることにより、図７にお
いては入口ポート２から出口ポート５に向かう流れ、図
８においては入口ポート４から出口ポート４に向かう流
れの流路抵抗を少なくすることができるという効果が得
られる。
【００３９】上記の弁体１０６をスライドさせるに際し
ては、例えば、ポート１０７から作動流体を供給する
と、弁体１０６は図７に示すように図中で左にスライド
し、ポート１０８から作動流体を供給すると、弁体１０
６は図８に示すように図中で右にスライドする。
【００４０】いずれの方式であっても６方向切替弁１０
０は６つのポート１〜６を備えており、夫々のポート１
〜６は、図１〜図４に示すように、圧縮機１１、利用側
熱交換器１２、減圧装置１４，２１、熱源側熱交換器１
５につながれる。
【００４１】なお、図５〜図８のポートナンバー（１〜
６）は、夫々図１、図２に示す６方向切替弁１００のポ
ートナンバーに対応する。
【００４２】以上、一実施例に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は、これに限定されるものでないことは明
らかである。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、３個の入口ポートと３個の出口ポートとを有
する弁ハウジング内に弁体を備えるだけの簡単な構造の
６方向切替弁を提供することができる。
【００４４】また、この６方向切替弁を冷媒回路中に設
けているので、簡単な構成により、利用側熱交換器、熱
源側熱交換器内を流れる冷媒を、冷房運転時と暖房運転
時共に、同一方向に流すことができるるなど、とくにオ
ゾン層に対して影響の少ない非共沸冷媒などの代替冷媒
を用いた冷凍装置におけるＣＯＰを向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷凍装置の一実施例を示す冷媒回
路図であり、特に暖房運転時における冷媒回路図であ
る。
【図２】本発明による冷凍装置の一実施例を示す冷媒回
路図であり、特に冷房運転時における冷媒回路図であ
る。
【図３】本発明による冷凍装置の別の実施例を示す冷媒
回路図であり、特に暖房運転時における冷媒回路図であ
る。
【図４】本発明による冷凍装置の別の実施例を示す冷媒
回路図であり、特に冷房運転時における冷媒回路図であ
る。
【図５】６方向切替弁の一例を示す図であり、特に暖房
運転時における弁体による切替え状態を示す断面図であ
る。
【図６】図５に相当する図であり、特に冷房運転時にお
ける弁体による切替え状態を示す断面図である。
【図７】６方向切替弁の別の例を示す図であり、特に暖
房運転時における弁体による切替え状態を示す断面図で
ある。
【図８】図７に相当する図であり、特に冷房運転時にお
ける弁体による切替え状態を示す断面図である。
【図９】対向流の空気式熱交換器を示す図である。
【図１０】並行流の空気式熱交換器を示す図である。
【図１１】対向流の水式熱交換器を示す図である。
【図１２】並行流の水式熱交換器を示す図である。
【図１３】対向流の熱交換器と並行流の熱交換器の、凝
縮過程における性能試験の結果を示す図である。
【図１４】対向流の熱交換器と並行流の熱交換器の、蒸
発過程における性能試験の結果を示す図である。
【図１５】対向流の熱交換器と並行流の熱交換器の、凝
縮過程における熱伝達率を示す図である。
【図１６】対向流の熱交換器と並行流の熱交換器の、蒸
発過程における熱伝達率を示す図である。
【符号の説明】
１１ 圧縮機 １２ 利用側熱交換器 １４，２１ 減圧装置 １５ 熱源側熱交換器 １００ ６方向切替弁 １０１，１０５ 弁ハウジング １０２，１０６ 弁体 １０６ａ 直線流路部
フロントページの続き (72)発明者 沢田 範雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 晃司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３個の入口ポートと３個の出口ポートと
    を有する弁ハウジング内に弁体を備え、この弁体は、入
    口ポートに対して２個の出口ポートを択一的に連通させ
    るように流路を切り替えることを特徴とする６方向切替
    弁。
  2. 【請求項２】 ３個の入口ポートと３個の出口ポートと
    を有する弁ハウジング内に回転自在な弁体を備え、この
    弁体は、弁ハウジング内を回転して入口ポートに対して
    ２個の出口ポートを択一的に連通させるように流路を切
    り替えることを特徴とする６方向切替弁。
  3. 【請求項３】 ３個の入口ポートと３個の出口ポートと
    を有する弁ハウジング内にスライド自在な弁体を備え、
    この弁体は、弁ハウジング内をスライドして入口ポート
    に対して２個の出口ポートを択一的に連通させるように
    流路を切り替えることを特徴とする６方向切替弁。
  4. 【請求項４】 圧縮機、利用側熱交換器、減圧装置、並
    びに熱源側熱交換器をつないだ冷媒回路を備える冷凍装
    置において、利用側熱交換器、熱源側熱交換器内を流れ
    る冷媒が、冷房運転時と暖房運転時共に、同一方向に流
    れるように冷媒回路中に６方向切替弁を設けたことを特
    徴とする冷凍装置。
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