制冷剂流路切换阀及使用该制冷剂流路切换阀的空调装置制造方法
【专利摘要】设置了形成有多个阀口(P1、P2、P3、......)的阀壳(11)。设置了在阀壳(11)内被驱动着旋转而在规定阀口(P1、P2、P3、......)的开口上滑动着移动，来切换阀口(P1、P2、P3、......)间的连通状态的阀体(50)。设置了驱动阀体(50)旋转的马达(31)。设置了根据阀体(50)内外的压力差(ΔP)控制马达(31)的旋转速度(ω)的控制部(500)。
【专利说明】制冷剂流路切换阀及使用该制冷剂流路切换阀的空调装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对制冷剂回路中的制冷剂等的流路进行切换的制冷剂流路切换阀以及使用该制冷剂流路切换阀的空调装置。
【背景技术】
[0002]在空调装置等的制冷剂回路中，多使用切换制冷剂流路的制冷剂流路切换阀来进行制冷运转和制热运转的切换等。在这种制冷剂流路切换阀中存在一种下文所述的制冷剂流路切换阀，即:在密封壳体内利用马达使安装在该密封壳体内可转动的活动阀体旋转，从而切换形成在活动阀体上的槽与形成在壳体上的多个阀口之间的位置关系，来控制阀口间的连通状态(参照例如专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本公开专利公报特开2011-075016号公报
【发明内容】
[0004]-发明所要解决的技术问题-
[0005]在专利文献I所举例说明的制冷剂流路切换阀中，规定的阀口在壳体内的空间中彼此连通。为此，活动阀体内的压力与所述壳体内的压力之间的压力差作用于活动阀体上，在要切换流路之际就需要抑制该压力差使活动阀体旋转。当最大工作压力差作用在活动阀体上时，便会要求驱动活动阀体的马达产生最大转矩。一般而言，马达所产生的转矩会受旋转速度的影响。于是，可以想到:在专利文献I那样的制冷剂流路切换阀中，根据最大工作压力差来设定马达的旋转速度。
[0006]不过，一般而言越提高旋转速度，马达所产生的转矩就会越小，因而若根据最大工作压力差来决定驱动转速，旋转速度就会被设定得较低，而流路的切换时间就有可能增长。若为了缩短切换时间仅提高马达的旋转速度，则当压力差较大时马达就有可能产生失步。
[0007]本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于:谋求由马达驱动着旋转的制冷剂流路切换阀缩短切换时间。
[0008]-用以解决技术问题的技术方案-
[0009]为了解决上述问题，第一方面的发明涉及一种制冷剂流路切换阀，该制冷剂流路切换阀对制冷剂回路61中的制冷剂流路进行切换，其特征在于:所述制冷剂流路切换阀包
括形成有多个阀口 P1、P2、P3、......的阀壳(valve case) 11、阀体50、驱动所述阀体50旋
转的马达31以及控制部500，该阀体50在所述阀壳11内被驱动着旋转而在规定的所述阀
口 P1、P2、P3、......的开口上滑动着移动，来切换所述阀口 P1、P2、P3、......间的连通状
态，控制部500根据所述阀体50内外的压力差Λ P控制所述马达31的旋转速度ω。
[0010]在该结构下，因为根据阀体50内外的压力差Λ P来设定马达31的旋转速度，所以能够将马达31设定成更为高速的旋转速度。
[0011]第二方面的发明是这样的，在第一方面的发明所涉及的制冷剂流路切换阀中，其特征在于:所述控制部500根据所述压力差△ P对所述阀体50开始切换时的所述旋转速度ω进行设定。
[0012]在该结构下，在开始切换时马达31的旋转速度被设定得更为高速。
[0013]第三方面的发明是这样的，在第一或第二方面的发明所涉及的制冷剂流路切换阀中，其特征在于:所述控制部500在所述阀体50进行切换动作的过程中，控制所述马达31的旋转速度ω使该旋转速度ω保持恒定。
[0014]在该结构下，在阀体50进行切换的过程中马达31的旋转速度保持恒定。
[0015]第四方面的发明是这样的，在第一或第二方面的发明所涉及的制冷剂流路切换阀中，其特征在于:在所述阀体50进行切换动作的过程中，所述控制部500根据所述压力差ΛΡ增大而使所述旋转速度ω减小，并且根据所述压力差ΛΡ减小而使所述旋转速度ω增大。
[0016]在该结构下，在阀体50进行切换的过程中，根据压力差ΛΡ来控制马达31的旋转速度。
[0017]第五方面的发明是这样的，在第一到第四方面中任一方面的发明所涉及的制冷剂流路切换阀中，其特征在于:所述阀体50设置有多个，各个阀壳11被隔成多个阀室17a、17b、17c、17d，该多个阀室17a、17b、17c、17d分别收纳所述阀体50，各个阀体50与由所述马达31驱动的共用驱动轴40连接。
[0018]在该结构下，能够将被要求产生更大转矩的组合阀(combined valve)用马达31设定成更为高速的旋转速度。
[0019]第六方面的发明涉及一种空调装置，其特征在于:包括制冷剂回路61，该制冷剂回路61具有第一到第五方面中任一方面的发明所涉及的制冷剂流路切换阀10并进行制冷循环。
[0020]-发明的效果-
[0021]根据第一方面的发明，因为能够将马达31设定成更为高速的旋转速度，所以能够缩短切换时间。还因为能够选择最佳旋转速度，所以在例如马达31经变速齿轮驱动阀体50的结构下，也能降低变速齿轮的齿轮比。还能够实现马达31的小型化。也就是说，能够降低制冷剂流路切换阀的成本。
[0022]根据第二方面的发明，因为在开始切换时马达31的旋转速度被设定得更为高速，所以能够缩短切换时间。
[0023]根据第三方面的发明，很容易就能够对马达31进行控制。
[0024]根据第四方面的发明，因为根据压力差ΛΡ的变化情况来控制马达31的旋转速度，所以能够将马达31的转速设定得更为高速。
[0025]根据第五方面的发明，在为了进行驱动而需要更大转矩的组合阀中，能够缩短切换时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是第一实施方式所涉及的组合阀的外形图。
[0027]图2是第一实施方式所涉及的组合阀的纵向剖视图。
[0028]图3是第一实施方式所涉及的组合阀的横向剖视图，㈧示出在没有阀体的情况下图2的A-A剖面，⑶示出在没有阀体的情况下图2的B-B剖面。[0029]图4是第一实施方式所涉及的组合阀的横向剖视图，㈧示出在有阀体的情况下图2的A-A剖面，⑶示出在有阀体的情况下图2的B-B剖面。
[0030]图5是在组合阀中阀体附近的纵向剖视图。
[0031]图6是组合阀的密封垫的外形图。
[0032]图7是当阀体处于第一位置时的组合阀的横向剖视图，(A)示出第一流路切换部，(B)示出第二到第四流路切换部。
[0033]图8是当阀体处于第二位置时的组合阀的横向剖视图，(A)示出第一流路切换部，(B)示出第二到第四流路切换部。
[0034]图9是连接有组合阀的制冷剂回路的回路图。
[0035]图10是示出制冷运转时制冷剂回路中的制冷剂流动情况的图。
[0036]图11是示出制冷运转时组合阀中的制冷剂流动情况的图，示出了第一到第四流路切换部。
[0037]图12是示出制热运转时制冷剂回路中的制冷剂流动情况的图。
[0038]图13是示出制热运转时组合阀中的制冷剂流动情况的图，示出了第一到第四流路切换部。
[0039]图14是示出马达的旋转速度与所产生的转矩之间的关系、以及压力差与阀(阀体)的驱动转矩之间的关系等的图。
[0040]图15是示出第一实施方式的组合阀中压力差、阀转矩及马达的旋转速度的关系的时序图。
[0041]图16是示出第二实施方式的组合阀中压力差、阀转矩及马达的旋转速度的关系的时序图。
【具体实施方式】
[0042]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下实施方式是本质上优选的示例，并没有意图对本发明、其应用的对象或者其用途的范围加以限制。
[0043]《发明的第一实施方式》
[0044]〈组合阀的结构〉
[0045]作为本发明所涉及的制冷剂流路切换阀的实施方式，以用于空调机的制冷剂回路61(如下文所述)中的组合阀为例进行说明。图1是第一实施方式所涉及的组合阀10的立体图。图2是组合阀10的剖视图。如图1和图2所示，本实施方式所涉及的组合阀10包括:阀壳11、驱动机构30以及第一到第四流路切换部20a、20b、20c、20d。
[0046]〈阀壳〉
[0047]阀壳11包括:近似圆筒状的躯干部12、封住该躯干部12上端的近似圆柱状的上侧封闭部13、以及封住该躯干部12下端的近似圆柱状的下侧封闭部14。在该阀壳11中，从上侧朝着下侧以彼此在轴向上留出间隔的方式设置有近似圆柱状的第一到第四分隔部15a、15b、15c、15d。环状垫圈19沿着上述躯干部12的内壁介于各个分隔部15a、15b、15c、15d和各个分隔部15a、15b、15c、15d之间。借助这些垫圈19，使得各个分隔部15a、15b、15c、15d与各个分隔部15a、15b、15c、15d之间都保持等间隔。
[0048]在上侧封闭部13和第一分隔部15a之间，形成有收纳上述驱动机构30所具有的变速齿轮32的收纳室16。在第一分隔部15a和第二分隔部15b之间设置有第一流路切换部20a,在第二分隔部15b和第三分隔部15c之间设置有第二流路切换部20b,在第三分隔部15c和第四分隔部15d之间设置有第三流路切换部20c，在第四分隔部15d和下侧封闭部14之间设置有第四流路切换部20d。此外，各个流路切换部20a、20b、20c、20d具有阀室17a、17b、17c、17d和可自由位移地收纳在该阀室17a、17b、17c、17d中的阀体50。此外，关于流路切换部20a、20b、20c、20d详见下文所述。
[0049]在上述上侧封闭部13上，形成有沿轴向贯穿该上侧封闭部13的中心部的轴孔24。上述驱动机构30所具有的步进马达31的旋转轴31a滑动自如地内嵌在该轴孔24中。
[0050]在上述第一分隔部15a上，形成有贯穿该第一分隔部15a的第一到第三阀口 P1、P2、P3。各个阀口 P1、P2、P3的一端开在上述第一分隔部15a的下表面上而另一端开在上述第一分隔部15a的侧面上。各个阀口 P1、P2、P3的一端朝着上述第一阀室17a敞开。如图3(A)所示，这些开口的垂直于轴的剖面形成为直径彼此相等的圆形。这些开口位于以上述驱动轴40的轴心为中心的假想圆周上。在各个阀口 P1、P2、P3的另一端上，分别连接有贯穿上述躯干部12的第一到第三短管T1、T2、T3中所对应的短管。
[0051]在上述第二分隔部15b上，形成有贯穿该第二分隔部15b的第四到第六阀口 P4、P5、P6。各个阀口 P4、P5、P6的一端开在上述第二分隔部15b的下表面上而另一端开在上述第二分隔部15b的侧面上。各个阀口 P4、P5、P6的一端朝着上述第二阀室17b敞开。如图3(B)所示，这些开口的垂直于轴的剖面形成为直径彼此相等的圆形。这些开口位于以上述驱动轴40的轴心为中心的假想圆周上。在各个阀口 P4、P5、P6的另一端上，分别连接有贯穿上述躯干部12的第四到第六短管T4、T5、T6中所对应的短管。
[0052]在上述第二分隔部15b上，除了上述第四到第六阀口 P4、P5、P6以外，还形成有沿轴向贯穿该第二分隔部15b的第一连通阀口 PP1。该第一连通阀口 PPl的开口垂直于轴的剖面形成为直径大于第四到第六阀口 P4、P5、P6的圆形。并且，该第一连通阀口 PPl使上述第一阀室17a与上述第二阀室17b连通。
[0053]在上述第三分隔部15c上，形成有贯穿该第三分隔部15c的第七到第九阀口 P7、P8、P9。各个阀口 P7、P8、P9的一端开在上述第三分隔部15c的下表面上而另一端开在上述第三分隔部15c的侧面上。各个阀口 P7、P8、P9的一端朝着上述第三阀室17c敞开。如图3(B)所示，这些开口的垂直于轴的剖面形成为直径彼此相等的圆形。这些开口位于以上述驱动轴40的轴心为中心的假想圆周上。在各个阀口 P7、P8、P9的另一端上，分别连接有贯穿上述躯干部12的第七到第九短管T7、T8、T9中所对应的短管。
[0054]在上述第三分隔部15c上，除了上述第七到第九阀口 P7、P8、P9以外，还形成有沿轴向贯穿该第三分隔部15c的第二连通阀口 PP2。该第二连通阀口 PP2的开口垂直于轴的剖面形成为直径大于第七到第九阀口 P7、P8、P9的圆形。并且，该第二连通阀口 PP2使上述第二阀室17b与上述第三阀室17c连通。
[0055]在上述第四分隔部15d上，形成有贯穿该第四分隔部15d的第十到第十二阀口P10、P11、P12。各个阀口 P10、P11、P12的一端开在上述第四分隔部15d的下表面上而另一端开在上述第四分隔部15d的侧面上。各个阀口 P10、P11、P12的一端朝着上述第四阀室17d敞开。如图3(B)所示，这些开口的垂直于轴的剖面形成为直径彼此相等的圆形。这些开口位于以上述驱动轴40的轴心为中心的假想圆周上。在各个阀口 P10、P11、P12的另一端上，分别连接有贯穿上述躯干部12的第十到第十二短管T10、T11、T12中所对应的短管。
[0056]在上述第四分隔部15d上，除了上述第十到第十二阀口 Ρ10、Ρ11、Ρ12以外，还形成有沿轴向贯穿该第四分隔部15d的第三连通阀口 PP3。该第三连通阀口 PP3的开口垂直于轴的剖面形成为直径大于第十到第十二阀口 pio、PiuP12的圆形。并且，该第三连通阀口PP3使上述第三阀室17c与上述第四阀室17d连通。
[0057]在上述下侧封闭部14上，形成有沿轴向贯穿该下侧封闭部14的第四连通阀口PP4。该第四连通阀口 PP4的一端与第四阀室17d连通而在另一端上连接有第十三短管T13。
[0058]在各个分隔部15a、15b、15c、15d上，形成有沿轴向贯穿该各个分隔部15a、15b、15c、15d的中心部的轴孔部18a、18b、18c、18d。上述驱动机构30所具有的驱动轴40滑动自如地内嵌在各个轴孔部18a、18b、18c、18d中。
[0059]<驱动机构>
[0060]如图2所示，驱动机构30具有步进马达31、近似圆柱状的变速齿轮32以及驱动轴40。
[0061]上述步进马达31安装在上述阀壳11的上侧封闭部13的上表面上。如上所述，该步进马达31的旋转轴31a滑动自如地内嵌在上侧封闭部13的轴孔中。并且，该旋转轴31a的端部与位于上述阀壳11的收纳室16中的变速齿轮32相连结。驱动轴40从该变速齿轮32的下端面开始延伸。如上所述，该驱动轴40滑动自如地内嵌在上述各个分隔部15a、15b、15c、15d 的轴孔部 18a、18b、18c、18d 中。
[0062]收纳于各个阀室17a、17b、17c、17d中的阀体50固定在该驱动轴40上。上述步进马达31的旋转力经该步进马达31的旋转轴31a传递给变速齿轮32再由该变速齿轮32变速后，经上述驱动轴40传递给上述各个阀体50。
[0063]<流路切换部>
[0064]如上所述，上述第一到第四流路切换部20a、20b、20c、20d包括:第一到第四阀室17a、17b、17c、17d和收纳于该各个阀室17a、17b、17c、17d中的阀体50。这些阀体50经由分别对各个阀体50设置的键51与一根驱动轴40连结(参照图4)。所有阀体50借助该驱动轴40的旋转同步地产生位移。
[0065]如图4和图5所示，上述阀体50具有:围着驱动轴40形成的筒状部55、和将该筒状部55与驱动轴40 —体结合起来的连接部56。
[0066]筒状部55在垂直于轴的方向上的外形大致形成为沿着驱动轴40的圆弧状、茧状或者扇形形状。上述各个阀室17a、17b、17c、17d内由该筒状部55划分成位于该筒状部55内侧的内侧室IS和位于该筒状部55外侧的外侧室OS。
[0067]该筒状部55以驱动轴40的轴心为中心沿周向形成了大约120°。在该筒状部55的内部，从上述筒状部55的内表面朝径向内方突出的环状凸部57形成在轴向的中间部位。环状凸部57沿筒状部55的整个内周形成。由此，在筒状部55的环状凸部57的轴向两侧，分别形成有大直径开口部58、58。也就是说，大直径开口部58、58的开口宽度大于环状凸部57的内侧宽度。
[0068]在上述阀体50中，密封圈53、53分别与环状凸部57抵接地嵌入一对大直径开口部58、58的内部。密封圈53、53形成为沿着环状凸部57的各个台阶面延伸的环状。各个密封圈53、53将各个阀室17a、17b、17c、17d的内侧室IS与外侧室OS之间的缝隙密封起来。[0069]在上述阀体50中，密封垫54、54分别与密封圈53、53相重叠地嵌入一对大直径开口部58、58的内部。如图6所示，密封垫54、54形成为沿着密封圈53、53延伸的环状。在该密封垫54、54的上端面的外周缘，形成有彼此相向的一对台阶部54a。该密封垫54构成用以将各个阀室17a、17b、17c、17d的内侧室IS与外侧室OS之间的缝隙密封起来的密封部件。
[0070]各个密封垫54、54的顶端部比阀体50的轴向端面更朝外侧突出，并与各个阀室17a、17b、17c、17d在轴向上的两端面(下表面及上表面)抵接。由此，在下侧密封垫54的外周，在阀体50轴向上的一端面与各个阀室17a、17b、17c、17d的下表面之间就形成了筒状缝隙G1。也就是说，该缝隙Gl形成为将下侧密封垫54的整个一周包围起来。同样地，在上侧密封垫54的外周，在阀体50轴向上的另一端面(上端面)与各个阀室17a、17b、17c、17d的上表面之间形成了筒状缝隙G2。也就是说，该缝隙G2形成为将上侧密封垫54的整个一周包围起来。
[0071]如上所述，在本实施方式中，在各个阀体50的轴向两端侧，分别形成了作用有相等压力的背压空间G1、G2。由此，在各个阀体50上，作用于轴向端面上的推力沿彼此相反的方向起作用。例如，假设仅在各个阀体50的一轴向端面形成有缝隙，且推力作用在该端面上，各个阀体50就会被推向一侧。其结果是，驱动各个阀体50时的滑动阻力增大。不过，在本实施方式中，由于作用在各个阀体50上的轴向两侧的推力沿彼此相反的方向起作用，因而能够防止这种滑动阻力增大。
[0072]各个阀室17a、17b、17c、17d中的阀体50随着上述驱动轴40被驱动着进行旋转而同时地在图7中的第一位置与图8中的第二位置之间产生位移。此外，四个阀体50位于第一位置时为上述组合阀10的第一状态。四个阀体50位于第二位置时为上述组合阀10的
第二状态。
[0073]由图7和图8可以看出:在第一流路切换部20a中，当阀体50位于第一位置时第一阀口 Pl与第二阀口 P2连通，并且第三阀口 P3与第一连通阀口 PPl连通；当阀体50位于第二位置时第一阀口 Pl与第三阀口 P3连通，并且第二阀口 P2与第一连通阀口 PPl连通。
[0074]在第二流 路切换部20b中，当阀体50位于第一位置时第四阀口 P4与第五阀口 P5连通，并且第六阀口 P6与第二连通阀口 PP2连通；当阀体50位于第二位置时第四阀口 P4与第六阀口 P6连通，并且第五阀口 P5与第二连通阀口 PP2连通。
[0075]在第三流路切换部20c中，当阀体50位于第一位置时第七阀口 P7与第八阀口 P8连通，并且第九阀口 P9与第三连通阀口 PP3连通；当阀体50位于第二位置时第七阀口 P7与第九阀口 P9连通，并且第八阀口 P8与第三连通阀口 PP3连通。
[0076]在第四流路切换部20d中，当阀体50位于第一位置时第十阀口 PlO与第十一阀口Pll连通，并且第十二阀口 P12与第四连通阀口 PP4连通；当阀体50位于第二位置时第十阀口 PlO与第十二阀口 P12连通，并且第^^一阀口 Pll与第四连通阀口 PP4连通。这样一
来，各个阀体50就在阀壳11内被驱动着旋转而在规定阀口 P1、P2、P3.......的开口上滑
动着移动，来切换阀口 P1、P2、P3、......间的连通状态。对切换阀口 P1、P2、P3、......间
连通状态的控制，即对步进马达31的控制是由后述控制部500完成的。
[0077]-空调装置中的制冷剂回路_
[0078]接着，对连接有该组合阀10的制冷剂回路61进行说明。该制冷剂回路61设置在例如能够进行冷热切换的空调装置中。二氧化碳(以下称作制冷剂。)被封入该制冷剂回路61中，并且构成为通过使该制冷剂在制冷剂回路61中循环，从而能够进行多级压缩式超临界制冷循环。
[0079]如图9所示，在上述制冷剂回路61中，连接有四级压缩机62、第一到第四室外热交换器75、85、95、105、室内膨胀阀64、室外膨胀阀111及室内热交换器63。此外，在本实施方式中，第一室外热交换器75构成热源侧热交换器,第二到第四室外热交换器85、95、105分别构成第一到第三内部热交换器。
[0080]除了这些主要构成要素以外，还连接有第一到第四油气分离器73、83、93、103、贮液器130、分流器120、桥接回路110以及止回阀CVl?CVlO等。并且，在该制冷剂回路61中连接有上述组合阀10。此外，在该组合阀10中，如上所述各个流路切换部20a、20b、20c、20d是上下叠层而成的，但在图9中为了便于图示，各个流路切换部20a、20b、20c、20d是以分开的状态示出的。在该空调装置中还设置有控制该制冷剂回路61的运转的控制部500。
[0081]上述四级压缩机62包括第一到第四压缩部70、80、90、100。在第一到第四压缩部70、80、90、100的喷出侧连接有第一到第四喷出管72、82、92、102，在第一到第四压缩部70、80,90,100的吸入侧连接有第一到第四吸入管71、81、91、101。在各个压缩部70、80、90、100中，将通过各个吸入管71、81、91、101吸入的低压气态制冷剂压缩到规定压力而使其成为高压气态制冷剂后，再将该高压气态制冷剂从各个喷出管72、82、92、102喷出。
[0082]上述第四压缩部100的第四吸入管101与上述组合阀10的第十三短管T13相连，上述第三压缩部90的第三吸入管91与上述组合阀10的第十二短管T12相连，上述第二压缩部80的第二吸入管81与上述组合阀10的第九短管T9相连，上述第一压缩部70的第一吸入管71与上述组合阀10的第六短管T6相连。
[0083]在此，在第一到第三吸入管71、81、91的中途连接有止回阀CV1、CV2、CV3。各个止回阀CV1、CV2、CV3允许制冷剂从上述组合阀10流向上述四级压缩机62，并阻止制冷剂朝反方向流动。
[0084]上述第四压缩部100的第四喷出管102与上述组合阀10的第十短管TlO相连，上述第三压缩部90的第三喷出管92与上述组合阀10的第七短管T7相连，上述第二压缩部80的第二喷出管82与上述组合阀10的第四短管T4相连，上述第一压缩部70的第一喷出管72与上述组合阀10的第一短管Tl相连。
[0085]在此，在第一到第四喷出管72、82、92、102的中途，分别连接有第一到第四油气分离器73、83、93、103。各个油气分离器73、83、93、103用以将流经该喷出管72、82、92、102的高压气态制冷剂中所包含的润滑油从该高压气态制冷剂中分离出来。在该油气分离器73、83,93,103上，连接有使在该油气分离器73、83、93、103内分离出来的润滑油朝该油气分离器73、83、93、103的外侧流出的第一到第四油流出管74、84、94、104。
[0086]上述第四油流出管104与上述第三吸入管91相连。上述第三油流出管94与上述第二吸入管81相连。上述第二油流出管84与上述第一吸入管71相连。上述第一油流出管74与上述第四吸入管101相连。
[0087]已在第四油气分离器103中分离出来的润滑油通过上述第四油流出管104被送向上述第三吸入管91，已在第三油气分离器93中分离出来的润滑油通过上述第三油流出管94被送向上述第二吸入管81，已在第二油气分离器83中分离出来的润滑油通过上述第二油流出管84被送向上述第一吸入管71，已在第一油气分离器73中分离出来的润滑油通过上述第一油流出管74被送向上述第四吸入管101。上述第一到第四室外热交换器75、85、
95、105为管片式热交换器。在这些室外热交换器75、85、95、105的附近设置有室外风扇(无图示)。在这些室外热交换器75、85、95、105中构成为:使由上述室外风扇送来的屋外空气与在各个室外热交换器75、85、95、105的传热管中流动的制冷剂进行热交换。
[0088]在此，第九到第十二制冷剂管道77、87、97、107的一端分别与上述第一到第四室外热交换器75、85、95、105的传热管的一端相连。并且，上述第九制冷剂管道77的另一端与上述组合阀10的第二短管T2相连，上述第十制冷剂管道87的另一端与上述组合阀10的第五短管T5相连，上述第十一制冷剂管道97的另一端与上述组合阀10的第八短管T8相连，上述第十二制冷剂管道107的另一端与上述组合阀10的第十一短管Tll相连。另一方面，第一到第四制冷剂管道76、86、96、106的一端分别与上述第一到第四室外热交换器75、85,95,105的传热管的另一端相连。 [0089]上述第一制冷剂管道76的另一端产生分支后，一支管与上述桥接回路110所具有的第一止回阀CVll相连，而另一支管与上述分流器120的第一流出口 121相连。此外，在上述第一制冷剂管道76的分支部与上述分流器120的第一流出口 121之间设置有止回阀CV4。该止回阀CV4允许制冷剂从上述分流器120流向上述第一制冷剂管道76的分支部，并阻止制冷剂朝反方向流动。
[0090]上述第二到第四制冷剂管道86、96、106的另一端各自产生分支后，一支管分别连接在上述第一到第三吸入管71、81、91的中途(止回阀CV1、CV2、CV3与压缩部70、80、90之间)，而另一支管分别与上述分流器120的第二到第四流出口 122、123、124相连。
[0091]此外，在上述第二到第四制冷剂管道86、96、106的各个分支部与上述分流器120的第二到第四流出口 122、123、124之间设置有止回阀CV5、CV6、CV7。这些止回阀CV5、CV6、CV7允许制冷剂从上述分流器120 —侧流向上述第二到第四制冷剂管道86、96、106的分支部一侧，并阻止制冷剂朝反方向流动。
[0092]在上述第二到第四制冷剂管道86、96、106的各个分支部与上述第一到第三吸入管71、81、91的各个连接部之间设置有止回阀CV8、CV9、CV10。这些止回阀CV8、CV9、CVlO允许制冷剂从上述第二到第四制冷剂管道86、96、106的各个分支部流向上述第一到第三吸入管71、81、91的各个连接部，并阻止制冷剂朝反方向流动。
[0093]上述分流器120包括一个流入口 125和第一到第四流出口 121~124。该分流器120使已从上述流入口 125流入的制冷剂分为四股后，再使分流后的各股制冷剂从各个流出口 121~124流出。如上所述，上述第一到第四流出口 121~124分别与上述第一到第四制冷剂管道76、86、96、106的另一端相连。
[0094]上述桥接回路110包括第一到第三止回阀CVll~CV13、室外膨胀阀111及第一到第三管道112~114。第一止回阀CVll的一端与第二止回阀CV12的一端由第一管道112连接，第二止回阀CV12的另一端与第三止回阀CV13的一端由第二管道113连接，第三止回阀CV13的另一端与室外膨胀阀111的一端由第三管道114连接。此外，如上所述，上述第一止回阀CVll的另一端与上述第一制冷剂管道76的另一端相连。上述室外膨胀阀111的另一端与上述分流器120的流入口 125相连。利用该室外膨胀阀111来调节在制热运转时通过该室外膨胀阀111的制冷剂的压力。[0095]在此，上述第一止回阀CVll允许制冷剂从上述第一制冷剂管道76 —侧流向第一管道112 —侧，并阻止制冷剂朝反方向流动。上述第二止回阀CV12允许制冷剂从上述第二管道113 —侧流向上述第一管道112 —侧，并阻止制冷剂朝反方向流动。上述第三止回阀CV13允许制冷剂从上述第三管道114 一侧流向上述第二管道113—侧，并阻止制冷剂朝反方向流动。
[0096]上述贮液器130包括近似圆筒状的主体部133、流入管131及流出管132。该流入管131和流出管132贯穿上述主体部133的顶部而设。上述流入管131的一端朝着上述主体部133内的上部空间敞开。上述流出管132的一端朝着上述主体部133内的下部空间敞开。在该贮液器130中，已通过上述流入管131流入上述主体部133的高压制冷剂暂时贮存在该主体部133中以后，该主体部133中的高压制冷剂再通过上述流出管132向该主体部133的外侧流出。
[0097]并且，从上述桥接回路110的第一管道112分支出来的第五制冷剂管道117与上述贮液器130的流入管131相连，与上述贮液器130的流出管132相连的第六制冷剂管道108连接在上述桥接回路110的第三管道114的中途。在此，在上述第五制冷剂管道117上设置有第二流量调节阀115。利用该第二流量调节阀115来调节在上述第五制冷剂管道117中流动的制冷剂的流量。
[0098]从上述桥接回路110的第二管道113分支出来的第七制冷剂管道109经上述室内膨胀阀64与上述室内热交换器63的一端相连。利用该室内膨胀阀64将朝上述室内热交换器63流动的制冷剂减压到规定压力为止。
[0099]上述室内热交换器63是管片式热交换器。该室内热交换器63设置在室内，在该室内热交换器63的附近设置有设于室内的室内风扇(未图示)。在该室内热交换器63中，构成为使由室内风扇送来的室内空气与在室内热交换器63内流动的制冷剂进行热交换。并且，从该室内热交换器63的另一端开始延伸的第八制冷剂管道116与上述组合阀10的第三短管T3相连。
[0100]〈控制部500〉
[0101]设置在上述制冷剂回路61中的温度传感器(省略图示)和压力传感器501的检测值被输入控制部500。并且，上述控制部500根据这些检测值，一边控制驱动四级压缩机62、室内风扇及室外风扇，并进行对组合阀10、室内膨胀阀64及室外膨胀阀111的切换及开度调节，一边对上述制冷剂回路61的运转进行控制。此外，由控制部500对组合阀10进行切换的情况详见下文所述。
[0102]-运转动作-
[0103]本实施方式的空调装置构成为:能够进行制冷和制热运转。并且，根据上述控制部500的指令，对制冷运转和制热运转进行切换。
[0104]〈制冷运转〉
[0105]参照图10、图11对该空调装置的制冷运转进行说明。在图10中，用实线箭头示出在该制冷运转时制冷剂的流动情况。在该制冷运转下，使第一室外热交换器75作为散热器进行工作，并使室内热交换器63作为蒸发器进行工作，从而进行四级压缩式超临界制冷循环。第二到第四室外热交换器85、95、105作为对从各个压缩部70、80、90、100喷出的高压制冷剂进行冷却的冷却器进行工作。[0106]在该制冷运转下，从上述四级压缩机62的第一压缩部70到上述室内膨胀阀64为止的管线为高压管线，从上述室内膨胀阀64到上述四级压缩机62的第四压缩部100为止的管线为低压管线。此外，所谓高压管线是已在上述第一压缩部70中被压缩到超临界压力的高压制冷剂所流经的管线，低压管线是已在上述室内热交换器63中被减压的低压制冷剂所流经的管线。
[0107]在该制冷运转下，根据上述控制部500的指令，上述组合阀10被设定成第一状态。如上所述，当上述组合阀10为第一状态时，该组合阀10中的所有阀体50都位于第一位置。
[0108]室外膨胀阀111完全关闭，第二流量调节阀115和室内膨胀阀64的开度得到适当调节。由于第一到第三吸入管71、81、91上的止回阀CV1、CV2、CV3的下游一侧的制冷剂压力大于上游一侧的制冷剂压力，所以各个止回阀CV1、CV2、CV3的阀体并未打开。因此，各个止回阀CV1、CV2、CV3成为关闭状态。由此，仅上述组合阀10的第六阀口 P6、第九阀口 P9及第十二阀口 P12被关闭。
[0109](组合阀中高压一侧制冷剂的流动情况)
[0110]已被吸入到上述四级压缩机62的第四压缩部100中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第一压缩。已被进行了上述第一压缩的制冷剂从上述第四压缩部100中被喷出后，通过第四喷出管102和第四油气分离器103流入上述组合阀10的第四流路切换部20d。该制冷剂从上述第四流路切换部20d的第十阀口 PlO流入第四阀室17d的内侧室IS后，通过第十一阀口 Pll从第四阀室17d的内侧室IS中流出(参照图11)。并且，该制冷剂流入上述第四室外热交换器105。在上述第四室外热交换器105中，该制冷剂朝由室外风扇送来的屋外空气放热而冷却。该冷却为第一冷却。已被进行了第一冷却的制冷剂通过第四制冷剂管道106和第三吸入管91被吸入上述第三压缩部90。
[0111]已被吸入到上述第三压缩部90中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第二压缩。已被进行了上述第二压缩的制冷剂从上述第三压缩部90中被喷出后，通过第三喷出管92和第三油气分离器93流入上述组合阀10的第三流路切换部20c。该制冷剂从上述第三流路切换部20c的第七阀口 P7流入第三阀室17c的内侧室IS后，通过第八阀口 P8从第三阀室17c的内侧室IS中流出(参照图11)。并且，该制冷剂流入上述第三室外热交换器95。在上述第三室外热交换器95中，该制冷剂朝由室外风扇送来的屋外空气放热而冷却。该冷却为第二冷却。已被进行了第二冷却的制冷剂通过第三制冷剂管道96和第二吸入管81被吸入上述第二压缩部80。
[0112]已被吸入到上述第二压缩部80中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第三压缩。已被进行了上述第三压缩的制冷剂从上述第二压缩部80中被喷出后，通过第二喷出管82和第二油气分离器83流入上述组合阀10的第二流路切换部20b。该制冷剂从上述第二流路切换部20b的第四阀口 P4流入第二阀室17b的内侧室IS后，通过第五阀口 P5从第二阀室17b的内侧室IS中流出(参照图11)。并且，该制冷剂流入上述第二室外热交换器85。在上述第二室外热交换器85中，该制冷剂朝由室外风扇送来的屋外空气放热而冷却。该冷却为第三冷却。已被进行了第三冷却的制冷剂通过第二制冷剂管道86和第一吸入管71被吸入上述第一压缩部70。
[0113]已被吸入到上述第一压缩部70中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第四压缩。这样一来，在制冷运转的情况下，一边反复地交替进行压缩和冷却，一边进行四级压缩。由此，使上述四级压缩机62的压缩过程尽可能地接近等温压缩，从而谋求降低上述四级压缩机62所需的压缩动力。此外，借助该四级压缩机62的四级压缩，使得从该四级压缩机62中喷出的制冷剂的压力高于该制冷剂的临界压力。
[0114]已被进行了第四压缩的制冷剂从上述第一压缩部70中被喷出后，通过第一喷出管72流入上述组合阀10的第一流路切换部20a。该制冷剂从上述第一流路切换部20a的第一阀口 Pl流入第一阀室17a的内侧室IS后，通过第二阀口 P2从第一阀室17a的内侧室IS中流出(参照图11)。并且，该制冷剂流入上述第一室外热交换器75。在上述第一室外热交换器75中，该制冷剂朝由室外风扇送来的屋外空气放热而冷却。
[0115](通过组合阀之后的制冷剂的流动情况)
[0116]已流出上述第一室外热交换器75的制冷剂通过第一制冷剂管道76流入上述桥接回路110。该制冷剂通过上述桥接回路110的第一止回阀CVll和第一管道112后，进一步通过第五制冷剂管道117。此外，当该制冷剂通过第五制冷剂管道117之际，该制冷剂的流量被第二流量调节阀115适当地调节。并且，已被第二流量调节阀115进行了流量调节的制冷剂流入贮液器130。
[0117]已流入上述贮液器130的制冷剂的一部分贮存在贮液器130中，而剩余的部分从贮液器130中流出。已从上述贮液器130中流出的制冷剂通过上述第六制冷剂管道108，再次流入上述桥接回路110。该制冷剂通过上述桥接回路110的第三管道114和第三止回阀CV13后，进一步通过第七制冷剂管道109。
[0118]此外，当该制冷剂通过第七制冷剂管道109之际，该制冷剂的压力被室内膨胀阀64减压到所希望的值为止。并且，已被室内膨胀阀64减压的制冷剂流入室内热交换器63。在此，能够调节该室内膨胀阀64的开度，使得从室内热交换器63中流出的制冷剂的过热度保持恒定。
[0119]已流入上述室内热交换器63的制冷剂从由上述室内风扇送来的室内空气中吸热而蒸发后，从上述室内热交换器63中流出。借助该制冷剂的蒸发，室内空气失去热而被冷却。并且，该已冷却了的空气被送向室内，从而对室内进行制冷。并且，该已蒸发了的制冷剂从室内热交换器63中流出。
[0120](组合阀中低压一侧制冷剂的流动情况)
[0121]由图2、图13可以看出:已从上述室内热交换器63中流出的制冷剂流入上述组合阀10的第一流路切换部20a。该制冷剂从第一流路切换部20a的第三阀口 P3流入第一阀室17a的外侧室OS后，再通过上述第一连通阀口 PPl流向第二流路切换部20b的第二阀室17b的外侧室OS。
[0122]在该第二阀室17b的外侧室OS中，由于与第二流路切换部20b的第六阀口 P6连通的止回阀CVl处于关闭状态，因而上述第六阀口 P6被关闭。由此，已流入上述第二阀室17b的外侧室OS的制冷剂无法从上述第六阀口 P6流出，而是通过上述第二连通阀口 PP2流向第三流路切换部20c的第三阀室17c的外侧室OS。
[0123]在该第三阀室17c的外侧室OS中，由于与第三流路切换部20c的第九阀口 P9连通的止回阀CV2处于关闭状态，因而上述第九阀口 P9被关闭。由此，已流入上述第三阀室17c的外侧室OS的制冷剂无法从上述第九阀口 P9流出，而是通过上述第三连通阀口 PP3流向第四流路切换部20d的第四阀室17d的外侧室OS。[0124]在该第四阀室17d的外侧室OS中，由于与第四流路切换部20d的第十二阀口 P12连通的止回阀CV3处于关闭状态，因而上述第十二阀口 P12被关闭。由此，已流入上述第四阀室17d的外侧室OS的制冷剂无法从上述第十二阀口 P12流出，而会停留在第四阀室17d中。
[0125]这样一来，通过在上述组合阀10中设置第一到第四连通阀口 PPl?PP4，进而在进行制冷运转时利用上述止回阀CV1、CV2、CV3将上述组合阀10的阀口 P6、P9、P12关闭起来，从而能够使上述组合阀10的各个阀室17a、17b、17c、17d的外侧室OS中的压力成为全部相等的低压压力。
[0126]已从上述组合阀10中流出的制冷剂通过上述第四吸入管101后被吸入上述四级压缩机62的第四压缩部100。并且，已在该第四压缩部100中被压缩了的制冷剂通过第四喷出管102和第四油气分离器103再次流入上述组合阀10的第四流路切换部20d的第十一阀口 PU。这样一来，通过使制冷剂在上述制冷剂回路61内循环，从而对室内进行制冷。
[0127]〈制热运转〉
[0128]接着，参照图12、图13对该空调装置的制热运转进行说明。在图12中，用虚线箭头示出在该制热运转时制冷剂的流动情况。在该制热运转下，使室内热交换器63作为散热器进行工作，并使第一到第四室外热交换器75、85、95、105作为蒸发器进行工作，从而进行四级压缩式超临界制冷循环。
[0129]在该制热运转下，从上述四级压缩机62的第一压缩部70到上述室外膨胀阀111为止的管线为高压管线，从上述室外膨胀阀111到上述四级压缩机62的第四压缩部100为止的管线为低压管线。
[0130]在该制热运转下，根据上述控制部500的指令，上述组合阀10被设定成第二状态。室外膨胀阀111、第二流量调节阀115及室内膨胀阀64的开度得到适当调节。
[0131](组合阀中高压一侧制冷剂的流动情况)
[0132]已被吸入到上述四级压缩机62的第四压缩部100中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第一压缩。已被进行了上述第一压缩的制冷剂从上述第四压缩部100中被喷出后，通过第四喷出管102和第四油气分离器103流入上述组合阀10的第四流路切换部20d。该制冷剂从上述第四流路切换部20d的第十阀口 PlO流入第四阀室17d的内侧室IS后，通过第十二阀口 P12从第四阀室17d的内侧室IS中流出(参照图13)。并且，该制冷剂通过第三吸入管91和止回阀CV3后被吸入上述第三压缩部90。
[0133]已被吸入到上述第三压缩部90中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第二压缩。已被进行了上述第二压缩的制冷剂从上述第三压缩部90中被喷出后，通过第三喷出管92和第三油气分离器93流入上述组合阀10的第三流路切换部20c。该制冷剂从上述第三流路切换部20c的第七阀口 P7流入第三阀室17c的内侧室IS后，通过第九阀口 P9从第三阀室17c的内侧室IS中流出(参照图13)。并且，该制冷剂通过第二吸入管81和止回阀CV2后被吸入上述第二压缩部80。
[0134]已被吸入到上述第二压缩部80中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第三压缩。已被进行了上述第三压缩的制冷剂从上述第二压缩部80中被喷出后，通过第二喷出管82和第二油气分离器83流入上述组合阀10的第二流路切换部20b。该制冷剂从上述第二流路切换部20b的第四阀口 P4流入第二阀室17b的内侧室IS后，通过第六阀口 P6从第二阀室17b的内侧室IS中流出(参照图13)。并且，该制冷剂通过第一吸入管71和止回阀CVl后被吸入上述第一压缩部70。
[0135]已被吸入到上述第一压缩部70中的制冷剂被压缩到规定压力为止。该压缩为第四压缩。这样一来，与制冷运转不同，在制热运转的情况下不伴随在第二到第四室外热交换器85?105中进行冷却地进行四级压缩。由此，与伴随着冷却进行四级压缩的情况相比，从四级压缩机62中喷出的制冷剂的温度没有降低，从而制热运转时的制热能力没有下降。
[0136]此外，与进行制冷运转时相同，借助该四级压缩机62的四级压缩，使得从该四级压缩机62中喷出的制冷剂的压力高于该制冷剂的临界压力。
[0137]已被进行了第四压缩的制冷剂从上述第一压缩部70中被喷出后，通过第一喷出管72和第一油气分离器73流入上述组合阀10的第一流路切换部20a。该制冷剂从上述第一流路切换部20a的第一阀口 Pl流入第一阀室17a的内侧室IS后，通过第三阀口 P3从第一阀室17a的内侧室IS中流出(参照图13)。并且，该制冷剂通过第八制冷剂管道116流入上述室内热交换器63。
[0138](通过组合阀之后的制冷剂的流动情况)
[0139]已流入该室内热交换器63的制冷剂朝由上述室内风扇送来的室内空气放热而冷却后，从上述室内热交换器63中流出。借助该制冷剂的放热，室内空气被加热。并且，该已加热了的空气被送向室内，从而对室内进行制热。
[0140]已流出上述室内热交换器63的制冷剂通过室内膨胀阀64和第七制冷剂管道109流入上述桥接回路110。该制冷剂通过上述桥接回路110的第二管道113和第二止回阀CV12后，进一步通过第五制冷剂管道117。此外，当该制冷剂通过第五制冷剂管道117之际，该制冷剂的流量被第二流量调节阀115适当地调节。并且，已被第二流量调节阀115进行了流量调节的制冷剂流入贮液器130。
[0141]已流入上述贮液器130的制冷剂的一部分贮存在贮液器130中，而剩余的部分从贮液器130中流出。已从上述贮液器130中流出的制冷剂通过上述第六制冷剂管道108，再次流入上述桥接回路110。该制冷剂通过上述桥接回路110的第三管道114和室外膨胀阀111后，流入上述分流器120。此外，当该制冷剂通过室外膨胀阀111之际，该制冷剂的压力被减压到所希望的值为止。在此，能够调节室外膨胀阀111的开度，使得被吸入四级压缩机62的第四压缩部100中的制冷剂的过热度保持恒定。
[0142]已流入上述分流器120的制冷剂分为四股后，通过第一到第四制冷剂管道76、86、
96、106分别流入第一到第四室外热交换器75、85、95、105。在各个室外热交换器75、85、95、105中，该制冷剂从由室外风扇送来的室外空气中吸热而蒸发。并且，该已蒸发了的制冷剂从各个室外热交换器75、85、95、105中流出。
[0143](组合阀中低压一侧制冷剂的流动情况)
[0144]由图2、图13可以看出:已从上述第一室外热交换器75中流出的制冷剂流入上述组合阀10的第一流路切换部20a。该制冷剂从第一流路切换部20a的第二阀口 P2流入第一阀室17a的外侧室OS后，再通过上述第一连通阀口 PPl流向第二阀室17b的外侧室OS。
[0145]已从上述第二室外热交换器85中流出的制冷剂流入上述组合阀10的第二流路切换部20b。该制冷剂从第二流路切换部20b的第五阀口 P5流入第二阀室17b的外侧室OS后，与上述来自上述第一连通阀口 PPl的制冷剂汇合。该已汇合了的制冷剂通过上述第二连通阀口 PP2从第二阀室17b的外侧室OS流向第三阀室17c的外侧室OS。
[0146]已从上述第三室外热交换器95中流出的制冷剂流入上述组合阀10的第三流路切换部20c。该制冷剂从第三流路切换部20c的第八阀口 P8流入第三阀室17c的外侧室OS后，与上述来自上述第二连通阀口 PP2的制冷剂汇合。该已汇合了的制冷剂通过上述第三连通阀口 PP3从第三阀室17c的外侧室OS流向第四阀室17d的外侧室OS。
[0147]已从上述第四室外热交换器105中流出的制冷剂流入上述组合阀10的第四流路切换部20d。该制冷剂从第四流路切换部20d的第十一阀口 Pll流入第四阀室17d的外侧室OS后，与上述来自上述第三连通阀口 PP3的制冷剂汇合。该已汇合了的制冷剂通过上述第四连通阀口 PP4和第十三短管T13从上述组合阀10中流出。 [0148]这样一来，通过在上述组合阀10中设置第一到第四连通阀口 PPl~PP4，从而能够使从各个室外热交换器75、85、95、105流向组合阀10的制冷剂在该组合阀10的内部汇合起来以后再从该组合阀10中流出。还通过在上述组合阀10中设置第一到第四连通阀口PPl~PP4，从而能够使上述组合阀10的各个阀室17a、17b、17c、17d的外侧室OS中的压力成为全部相等的低压压力。
[0149]已从上述组合阀10中流出的制冷剂通过上述第四制冷剂管道106后被吸入上述四级压缩机62的第四压缩部100。并且，已在该第四压缩部100中被压缩了的制冷剂通过第四喷出管102和第四油气分离器103再次流入上述组合阀10的第四流路切换部20d的第H^一阀口 PU。这样一来，通过使制冷剂在上述制冷剂回路61内循环，从而对室内进行制热。
[0150]<由控制部对步进马达进行控制的情况>
[0151]控制部500包含微型计算机(省略图示)、和让该微型计算机工作的程序，该控制部500对开始和停止步进马达31的驱动以及该步进马达31的旋转速度进行控制。能够通过控制所供给的电(脉冲信号S)来对步进马达31 (以下还仅称作马达)的旋转速度等进行控制。所述脉冲信号S由控制部500输入设置在马达31中的连接器C。控制部500的特点在于对马达31的旋转速度的控制上。具体而言，控制部500根据阀体50的内侧空间(内侧室IS)中的压力与外侧室OS中的压力之间的压力差ΛΡ，来控制马达31的旋转速度。
[0152]图14是示出马达31的旋转速度与所产生的转矩之间的关系、以及压力差ΛΡ与阀(阀体50)的驱动转矩之间的关系等的图。在图14中，横轴表示转矩。在图14中左侧的纵轴表示马达31的旋转速度ω，右侧的纵轴表示压力差Λ P。标有“马达转矩”的线示出马达31的旋转速度与马达31所产生的转矩之间的关系。标有“阀转矩”的线示出在作用有压力差ΛΡ时驱动阀体50所需的转矩。标有“减速后转矩”的线示出在要经减速机(变速齿轮32)产生“阀转矩”之际所需的马达31的转矩。
[0153]由图14能够看出:例如，在压力差ΛΡ = Prl的情况下，由ΛΡ = Prl的线和“减速后转矩”的交点A确定出减速后转矩Trl，能产生该转矩Trl的马达31的旋转速度在ω I以下。同样地能够看出:在压力差Λ P为空调装置中的最大值(最大工作压力差Pmax)的情况下，SAP = Pmax的线和“减速后转矩”的交点B确定出减速后转矩Tmax，能产生该转矩Tmax的马达31的旋转速度在copmax以下。
[0154]控制部500将相当于图14所示图表的列表数据或者函数(以下，将这些称作函数等)存储起来。如图9等所示，在制冷剂回路61中，在第四吸入管101和第一喷出管72上分别设置有压力传感器501。控制部500利用由各个压力传感器501检测到的压力求出的压力差ΛΡ(已检测到的压力差)和该函数等，对马达31的旋转速度ω进行控制。此外，在组合阀10所包含的四个切换阀中压力差ΛΡ最大的是图2所示的示例中位于最上级的阀(以下也称作主四通换向阀)。因此，在本实施方式中，根据主四通换向阀的压力差ΛΡ来控制马达31的速度。由控制部500对马达31的速度进行控制的情况详见下文所述。
[0155]<在组合阀中的切换动作>
[0156]图15是示出第一实施方式的组合阀10中压力差Λ P、阀转矩及马达31的旋转速度的关系的时序图。在图15中，横轴表示时间。图15(A)的压力差ΛΡ是由两个压力传感器501分别检测到的压力之差，相当于组合阀10的主四通换向阀(第一流路切换部20a)中第一阀室17a的空间(外侧室OS)的压力与内侧室IS的压力之间的压力差。如图15(A)所示，压力差ΛΡ随着所经过的时间(阀体50的旋转角度)产生变化。
[0157]在组合阀10中，阀体50旋转，从而例如在时刻tOl，借助该阀体50连通的两个阀口中的一个阀口就与第一阀室17a内的空间OS相通。从该时刻起压力差ΛΡ逐渐减小，在时刻t02空间OS和内侧室IS成为等压状态。若阀体50进一步旋转使得阀口间连通状态的切换在时刻t03结束，压力差Λ P就会逐渐增大，从时刻t04起便成为稳定状态。
[0158]在压力差ΛΡ如上所述的那样产生变化的情况下，如图15⑶所示，“阀转矩”也随着时间产生变化。在该示例中，开始切换时(图15中的时刻t00)的阀转矩大于切换过程中的阀转矩。于是，本实施方式的控制部500就根据压力差ΛΡ来设定开始切换时的马达31的旋转速度ω。
[0159]具体而言，控制部500利用上述函数等，由开始切换时求出的压力差Λ P求出开始切换时的最高旋转速度。并且，在该示例中，控制部500将马达31的旋转速度ω设定成其最高旋转速度。在例如图14所示的那样压力差ΛΡ = Prl的情况下，将此时的旋转速度ω设定成《I。并且，如图15(C)所示，控制部500向马达31输出规定脉冲信号S，以便维持该速度直到阀体50结束切换为止。这样一来，在本实施方式中，就根据阀体50内外的压力差Λ P来控制马达31的旋转速度。
[0160]在如图15⑷中由虚线所示的那样压力差ΛΡ为小于Prl的Pr2的情况下，控制部500利用上述函数等，根据此时的压力差Pr2求出开始切换时的最高旋转速度ω2。控制部500将马达31的旋转速度ω设定成已求出的ω2。控制部500对马达31进行控制，以便维持该旋转速度ω 2直到阀体50结束切换为止。
[0161]〈本实施方式的效果〉
[0162]如上所述，在本实施方式中对压力差Λ P进行检测，并根据切换时的压力差APS定马达31的旋转速度，因而能够将该马达31的旋转速度设定成更为高速的旋转速度。为此，能够缩短组合阀10的切换时间。特别是，在本实施方式中，通过设置背压空间Gl、G2，从而能够降低阀体50的滑动阻力，并且还能够将马达31的旋转速度设定成更为高速的旋转速度。
[0163]因为旋转速度不会快到超出需要，所以当压力差ΛΡ较大时也不存在马达31产生失步之虞。
[0164]因为能够选择最佳旋转速度，所以还能够降低变速齿轮32的齿轮比。还能够实现马达31的小型化。也就是说，在本实施方式中能够降低成本。[0165]《发明的第二实施方式》
[0166]在第二实施方式的空调装置中，控制部500的结构与第一实施方式不同。在本实施方式中，在阀体50进行切换动作的过程中，控制部500根据压力差Λ P增大而使马达31的旋转速度ω减小，并且根据压力差Λ P减小而使马达31的旋转速度ω增大。
[0167]〈阀的切换动作〉
[0168]图16是示出第二实施方式的组合阀10中压力差Λ P、阀转矩及马达31的旋转速度的关系的时序图。在图16中也是横轴表示时间。在本实施方式中也是由控制部500根据压力差Λ P来设定开始切换时马达31的旋转速度ω。具体而言，控制部500利用检测到的压力差ΛΡ和上述函数等求出开始切换时的最高旋转速度ω?，并将马达31的旋转速度ω设定成ωI。
[0169]在组合阀10中，即使阀体50旋转，压力差ΛΡ也会如图16㈧所示的那样暂且保持恒定不变，因而控制部500就对马达31进行控制，使得这段时间内马达31的旋转速度维持在最高旋转速度ω I上。若阀体50进一步旋转，使得借助阀体50连通起来的阀口中的一个阀口与空间OS相通，压力差ΛΡ就会逐渐减小。在图16的示例中，压力差ΛΡ从时刻tOl这一时间点开始减小。于是，控制部500就根据压力差ΛΡ减小的情况，由上述函数等求出马达31的旋转速度，并将马达31控制在该旋转速度上。在该示例中，控制部500在从时刻tOl开始到时刻t02为止的这段时间使马达31的旋转速度逐渐增大(参照图16(C))。
[0170]并且，若内侧室IS和空间OS处于等压状态，控制部500就对马达31进行控制，以便维持此时的旋转速度。若对连通状态的切换在时刻t03结束，压力差△ P就会逐渐增大，从时刻t04开始便成为稳定状态。控制部500在从时刻t03开始到时刻t04为止的这段时间根据压力差ΛΡ增大的情况，由已检测到的压力差ΛΡ和上述函数等求出马达31的旋转速度，并将马达31控制在该旋转速度上。在该示例中，控制部500在从时刻t03开始到时刻t04为止的这段时间使马达31的旋转速度逐渐减小(参照图16(C))。若在时刻t04压力差Λ P成为稳定状态，控制部500就对马达31进行控制，以便维持此时的旋转速度，并使马达31转动以让阀体50移动到规定位置。
[0171]〈本实施方式的效果〉
[0172]如上所述在本实施方式中，在阀体50进行工作的过程中对压力差ΛΡ进行检测，并根据该压力差△ P的变化来控制马达31的旋转速度。为此，当在进行切换的过程中压力差ΛΡ下降之际能够使马达31的旋转速度增大，从而能够进行比第一实施方式的示例更为高速的切换。
[0173]《其它实施方式》
[0174]<1>此外， 在开始切换时等所设定的马达31的旋转速度为一个示例。还能将马达31的旋转速度设定成比根据压力差△ P确定的最高旋转速度小的值，只要考虑装置所需容限(margin)及作为目标的切换时间加以适当调节即可。
[0175]〈2>也可以利用与压力差Λ P相对应的替代值计算旋转速度。例如，也可以由制冷剂回路61内高压管线与低压管线之间的温度差求出马达31的旋转速度。在这种情况下，当温度差增大时就使旋转速度降低，而当温度差减小时就使旋转速度增高。
[0176]还可以由压缩机的旋转速度(压缩机用马达的旋转速度)求出组合阀10用马达31的旋转速度。在这种情况下，当压缩机用马达的旋转速度增高时就使组合阀用马达31的旋转速度降低，而当压缩机用马达的旋转速度降低时就使组合阀10用马达31的旋转速度增高。这样一来，在本发明中所谓“根据压力差ΛΡ”指的是除了利用压力差ΛΡ的值本身以外，还包括利用与压力差Λ P相对应的替代值的情况。
[0177]<3>上述速度控制不仅能够应用于像所列举出的制冷剂回路61那样的、所谓的进行四级压缩的制冷剂回路，还能应用于利用一台或两台压缩机进行压缩的制冷剂回路(进行单级或双级压缩的制冷剂回路)等中。总之，这是一项不论压缩机的级数(即阀体的个数)为多少都能加以应用的技术。当然，因为由一台马达驱动的切换阀(阀体)的个数越多，马达所需要的转矩就会越大，所以可以说:上述阀体的个数(级数)越多，本发明的效果就越显著。
[0178]-产业实用性-
[0179]本发明对于切换制冷剂回路中的制冷剂等的流路的制冷剂流路切换阀、以及使用该制冷剂流路切换阀的空调装置很有用。
[0180]-符号说明-
[0181]10 组合阀(制冷剂流路切换阀)
[0182]11 阀壳
[0183]17a、17b、17c、17d 阀室
[0184]31 步进马达(马达)
[0185]40 驱动轴
[0186]50 阀体
[0187]61 制冷剂回路
[0188]P1、P2、P3、......阀口
[0189]500 控制部
【权利要求】
1.一种制冷剂流路切换阀，其对制冷剂回路(61)中的制冷剂流路进行切换，其特征在于: 所述制冷剂流路切换阀包括: 阀壳(11)，在该阀壳(11)上形成有多个阀口(P1、P2、P3、......)， 阀体(50)，其在所述阀壳(11)内被驱动着旋转而在规定的所述阀口(P1、P2、P3.......)的开口上滑动着移动，来切换所述阀口(P1、P2、P3.......)间的连通状态， 马达(31)，其驱动所述阀体(50)旋转，以及 控制部(500)，其根据所述阀体(50)内外的压力差(△ P)，控制所述马达(31)的旋转速度(ω )。
2.根据权利要求1所述的制冷剂流路切换阀，其特征在于: 所述控制部(500)根据所述压力差(ΛΡ)对所述阀体(50)开始切换时的所述旋转速度(ω)进行设定。
3.根据权利要求1或2所述的制冷剂流路切换阀，其特征在于: 所述控制部(500)在所述阀体(50)进行切换动作的过程中，控制所述马达(31)的旋转速度(ω)使该旋转速度(ω)保持恒定。
4.根据权利要求1或2所述的制冷剂流路切换阀，其特征在于:` 在所述阀体(50)进行切换动作的过程中，所述控制部(500)根据所述压力差(ΛΡ)增大而使所述旋转速度(ω)减小，并且根据所述压力差(ΛΡ)减小而使所述旋转速度(ω)增大。
5.根据权利要求1或2所述的制冷剂流路切换阀，其特征在于: 所述阀体(50)设置有多个， 各个阀壳(11)被隔成多个阀室(17a、17b、17c、17d)，该多个阀室(17a、17b、17c、17d)分别收纳所述阀体(50)， 各个阀体(50)与由所述马达(31)驱动的共用驱动轴(40)连接。
6.一种空调装置，其特征在于: 所述空调装置包括制冷剂回路(61)，该制冷剂回路(61)具有权利要求1或2所述的制冷剂流路切换阀(10)并进行制冷循环。
【文档编号】F25B41/06GK103635729SQ201280030880
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】小岛诚, 奥田则之, 濑户口隆之 申请人:大金工业株式会社