JP3213440B2 - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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JP3213440B2
JP3213440B2 JP14039193A JP14039193A JP3213440B2 JP 3213440 B2 JP3213440 B2 JP 3213440B2 JP 14039193 A JP14039193 A JP 14039193A JP 14039193 A JP14039193 A JP 14039193A JP 3213440 B2 JP3213440 B2 JP 3213440B2
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diaphragm
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久寿 広田
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas

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  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷凍サイクル中の蒸
発器から圧縮機に送り出される冷媒の温度に対応して、
蒸発器に入る冷媒の量を自動的に制御するための膨張弁
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の膨張弁は、一般に、冷凍サイク
ルを流れる冷媒と同じ又はその冷媒と類似の飽和蒸気ガ
スを封入した感温筒を蒸発器の出口側通路に配置し、感
温筒に連通する感温室内に設けられたダイアフラムの変
位によって弁機構を駆動して、蒸発器に送り込まれる冷
媒の流量を制御している。
【0003】しかし、負荷条件や外気条件が大幅に変動
するような環境下では、膨張弁の制御を精密に調整する
ことは困難であり、蒸発器出口側における冷媒の過熱度
が不適正なものになってしまう。
【0004】そこで従来は、感温室内に飽和蒸気ガスと
共に不活性ガスを封入して、感温室に連通する補助感温
筒に電気ヒータを設け、必要に応じて補助感温筒を加熱
することによって、不活性ガスの圧力を高めて弁開度が
大きくなるようにしていた。これによって、蒸発器から
送り出される冷媒の温度が同じ条件下でも、蒸発器内に
送り込まれる冷媒の流量が増えて、冷媒の過熱度を適正
にすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の膨張弁においては、補助感温筒が加熱されている
状態から、逆に内部のガス温度を下げる必要が生じたと
きに、温度降下の時定数が大きいため、ヒータを切って
もガス温度が下がるまでに相当の長時間がかかってしま
い、その間、冷媒過熱度が不適正なものになってしまう
欠点があった。
【0006】そこで本発明は、感温室内のガス圧を高め
るための加熱用ヒータを用い、しかも温度を下げる際の
時定数が小さくて、冷媒過熱度を常に適正に維持するこ
とができる膨張弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の膨張弁は、蒸発器から出る冷媒の温度を感
知するように配置されて内部に飽和蒸気ガスが封入され
た感温室と、上記感温室の一つの壁面を形成するように
配置されたダイアフラムと、上記ダイアフラムの変位に
よって駆動されて上記蒸発器に入る冷媒の流量を変化さ
せる弁機構とを有する膨張弁において、上記感温室内に
上記飽和蒸気ガスと共に不活性ガスを封入し、上記感温
室を加熱するためのヒータを上記ダイアフラムに接触し
ない位置に設けたことを特徴とする。
【0008】
【作用】蒸発器から出る冷媒の温度が変化しなくても、
蒸発器内に送り込む冷媒の流量を増やす必要があるとき
は、ヒータを作動させることによって感温室が加熱され
て、内部のガスの温度が速やかに上昇し、不活性ガスの
圧力が高くなって弁開度が大きくなる。
【0009】そして、感温室は蒸発器から出る冷媒によ
って常に冷やされているので、ヒータの作動を止めれ
ば、感温室内部のガス温度は急速に低下して弁開度が小
さくなり、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量が減少す
る。
【0010】
【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図1は冷
凍サイクルを示しており、1は蒸発器。2は圧縮機。3
は凝縮器。4は、凝縮器3の出口側に接続されて高圧の
液体冷媒を収容する受液器。10は膨張弁である。
【0011】膨張弁10のブロック11には、低温低圧
の冷媒を通すための低圧通路12と、高温高圧の冷媒を
断熱膨張させるための通路13とが形成されている。低
圧通路12は、一端(入口側)12aが蒸発器1の出口
に接続され、他端(出口側)12bが圧縮機2の入口に
接続されている。高圧側の冷媒を断熱膨張させるための
通路13は、一端(入口側)13aが受液器4の出口に
接続され、他端(出口側)13bが蒸発器1の入口に接
続されている。
【0012】低圧通路12と断熱膨張させるための通路
13とは互いに平行に形成されており、これに垂直な貫
通孔14が2つの通路12,13を貫通している。低圧
通路12の外側(図の上側)には、外方に抜ける大きな
孔14aが穿設され、その開口部に感温室30が取り付
けられている。
【0013】貫通孔14から断熱膨張させるための通路
13にかけて、その内部に弁機構20が設けられてい
る。一方、断熱膨張させるための通路13の中央部には
弁座23が形成されており、コイルスプリング24によ
り下方から弁座23に向けて付勢されたボール弁25が
弁座23を塞ぐと、断熱膨張させるための通路13が閉
じる。
【0014】26は、ボール弁25を支えるボール弁受
け。27は、ブロック11と螺合してコイルスプリング
24の付勢力を調整する調整ナット。21及び22はシ
ール用のOリングである。
【0015】貫通孔14内に嵌挿されたロッド28は軸
方向に摺動自在に設けられていて、その上端は感温室3
0に達し、下端はボール弁25の上端に当接している。
したがって、コイルスプリング24の付勢力に逆らって
ロッド28でボール弁25を押して下方に移動させれ
ば、断熱膨張させるための通路13が開き、ロッド28
の移動量に対応してその通路13の通路面積が変化し
て、蒸発器1に供給される冷媒の量が変化する。
【0016】感温室30は、厚い金属板製のハウジング
31と可撓性のある金属製薄板(例えば厚さ0.1mmの
ステンレス鋼板)からなるダイアフラム32によって気
密に囲まれている。感温室30内には、通路12,13
内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている飽和
蒸気状態のガス(例えばイソブタン)と不活性ガス(例
えば窒素)が封入されていて、ガス封入用の注入孔は、
金属製のめくら栓34によって閉塞されている。
【0017】33は、感温室30をブロック11に取り
付けるための感温室取り付け座であり、その外周部分は
ハンジング31及びダイアフラム32と全周にわたって
気密に溶接され、内方の筒状部分に形成されたねじ部3
3aがブロック11に螺合している。36はシール用の
Oリングである。
【0018】ダイアフラム32の感温室内側の面には、
その内部の飽和蒸気ガスが凝縮して液化したときにその
液状部分を吸着する吸着手段35が付加されている。こ
の吸着手段35としては、例えば親水性のある多孔質の
合成樹脂をダイアフラム32の内表面に塗布したり、ダ
イアフラム32の内表面に水ガラスを塗布して焼成して
もよく、フェルトや各種繊維などをダイアフラム32の
内表面に貼着してもよい。
【0019】ダイアフラム32の下面中央部には、大き
な面積に形成されたロッド28の頂部28aが当接して
いる。したがって、低圧通路12内を流れる冷媒の温度
は、ロッド28及び感温室取り付け座33を介して、ダ
イアフラム32に伝導される。
【0020】したがって、低圧通路12内を流れる冷媒
の温度が下がると、ダイアフラム32の温度が下って、
感温室30内の飽和蒸気ガスがダイアフラム32の内表
面で凝結する。
【0021】すると、感温室30内の圧力が下がるの
で、ロッド28がコイルスプリング24に押されて移動
し、その結果ボール弁25が弁座23に接近して冷媒の
流路面積が減るので、蒸発器1に流れ込む冷媒の流量が
減る。このとき、感温室30内のダイアフラム32の内
表面で凝結した飽和蒸気ガスの液状部分は、吸着手段3
5に吸着される。
【0022】低圧通路12内を流れる冷媒の温度が上昇
すると、ダイアフラム32の温度が上がるので、凝結し
て吸着手段35に吸着されていた飽和蒸気ガスの液状部
分が再び気化して、感温室30内の圧力が上昇する。す
ると、ロッド28が弁座23からボール弁25を離す方
向に押されて、蒸発器1に流れ込む冷媒の流量が増え
る。
【0023】感温室30の外表面には、通電により発熱
するリング状の電気ヒータ42が密着して配置されてい
る。また、感温室30の温度(表面温度)を検出するた
めのサーミスタ43が、めくら栓34の外表面に密着し
て取り付けられている。電気ヒータ42とサーミスタ4
3の周囲は、断熱材44によって囲まれている。
【0024】そして、サーミスタ43からの検出信号が
制御部45に送られ、制御部45から出力される制御信
号によって、電気ヒータ42の駆動回路46の作動が制
御される。
【0025】この制御部45には冷凍サイクルの負荷情
報信号が入力され、負荷の急激な変動があったとき、そ
れに対応して電気ヒータ42の発熱状態が制御されて、
感温室30の温度が制御される。
【0026】また、圧縮機2として容量可変コンプレッ
サを用いた場合などに、その設定圧力を制御部に入力
し、その圧力に対応して電気ヒータ42の温度を変え
て、蒸発器1に送り込まれる冷媒の流量を変えることも
できる。
【0027】図2は、感温室30内のダイアフラム32
の表面温度(即ち、飽和蒸気ガスの液面温度)と圧力と
の関係を示す特性線図である。図2において、は冷凍
サイクル中の冷媒の飽和蒸気圧線、は、感温室30内
の飽和蒸気ガスの飽和蒸気圧線であり、は、感温室3
0内の不活性ガス(非凝縮性ガス)の圧力を示してい
る。
【0028】したがって、感温室30内の圧力は、飽和
蒸気ガスの圧力と不活性ガスの圧力を合計した曲線
に示されるようになり、電気ヒータ42への通電がな
い場合には、感温室30内がこのの特性線図に従う圧
力変化をして、膨張弁10の開弁動作が制御される。
【0029】そして、電気ヒータ42へ通電して、感温
室30が例えば100℃に加熱されると、感温室30内
の不活性ガスの圧力が曲線で示されるように上昇す
る。すると、感温室30内の圧力がその分だけ上昇し
て、に示される曲線になる。
【0030】このような感温室30の加熱は、電気ヒー
タ42に通電することによって速やかに行われて、感温
室30内の圧力が曲線の特性になり、蒸発器1に流れ
込む冷媒の流量が増加する。
【0031】そして、電気ヒータ42への通電を停止す
れば、感温室30は低圧通路12内を通る低圧冷媒から
の低温熱伝導によって速やかに冷やされるので、内部の
圧力が曲線の特性にすぐに戻り、蒸発器1に流れ込む
冷媒の流量が減少する。
【0032】
【発明の効果】本発明の膨張弁によれば、感温室内に飽
和蒸気ガスと共に不活性ガスを封入し、感温室を加熱す
るためのヒータをダイアフラムに接触しないように設け
たので、感温室を速やかに加熱して内部の不活性ガスの
圧力を上昇させることができるだけでなく、ヒータの作
動を止めれば、蒸発器から出る冷媒によって感温室が冷
やされるので、感温室内部のガス圧力を速やかに降下さ
せることができる。
【0033】したがって、温度上昇時だけでなく温度降
下時の時定数も小さくて、蒸発器に送り込まれる冷媒の
流量を常に適正に制御して、冷媒の過熱度を常に適正に
維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の冷凍サイクルとその膨張弁の構成図で
ある。
【図2】実施例の膨張弁の特性線図である。
【符号の説明】
1 蒸発器 10 膨張弁 30 感温室 32 ダイアフラム 42 電気ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 41/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器から出る冷媒の温度を感知するよう
    に配置されて内部に飽和蒸気ガスが封入された感温室
    と、上記感温室の一つの壁面を形成するように配置され
    たダイアフラムと、上記ダイアフラムの変位によって駆
    動されて上記蒸発器に入る冷媒の流量を変化させる弁機
    構とを有する膨張弁において、 上記感温室内に上記飽和蒸気ガスと共に不活性ガスを封
    入し、上記感温室を加熱するためのヒータを上記ダイア
    フラムに接触しない位置に設けたことを特徴とする膨張
    弁。
JP14039193A 1993-06-11 1993-06-11 膨張弁 Expired - Lifetime JP3213440B2 (ja)

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CN115751781A (zh) * 2022-11-21 2023-03-07 中南民族大学 热力膨胀阀及其控制方法

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