JP3507616B2 - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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JP3507616B2
JP3507616B2 JP08360096A JP8360096A JP3507616B2 JP 3507616 B2 JP3507616 B2 JP 3507616B2 JP 08360096 A JP08360096 A JP 08360096A JP 8360096 A JP8360096 A JP 8360096A JP 3507616 B2 JP3507616 B2 JP 3507616B2
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    • 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】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに
おいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ
冷媒を断熱膨張させ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、冷凍サイクルを流れ
る冷媒と同じかその冷媒と類似の飽和蒸気ガスを封入し
た感温室を蒸発器の出口側通路(低圧冷媒流路)に配置
するとともに、感温室の一壁面を形成するダイアフラム
の変位によって駆動される弁機構を設け、蒸発器から出
た低圧冷媒の温度変化に従って感温室内の飽和蒸気ガス
を熱膨張または収縮させて弁機構を駆動することによ
り、蒸発器に入る冷媒の量を自動的に制御している。
【0003】しかし、蒸発器から送り出されてくる冷媒
の温度変化が感温室にあまりに速く伝達されると、冷媒
の加熱度の僅かな変化など冷媒に生じる小さな脈動がそ
のまま弁機構の開閉動作に伝わってしまい、弁動作がは
なはだ不安定なものになってしまう。
【0004】そこで従来は、低圧冷媒流路と感温室表面
と間の冷媒の流れを少なくするための細い通気路を形成
して、感温室に触れる低圧冷媒の流量を減らすことによ
って、低圧冷媒の温度変化が感温室に伝達される速度を
遅くして、弁機構が低圧冷媒の細かな脈動に応答しない
ようにしていた(特開平5−157405号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
感温室側が感知する冷媒の量を少なくすると、低圧冷媒
流路内を流れる冷媒の流量そのものが少ない状態の時
に、感温室側が感知する冷媒の量が極めて微量になるの
で、動作の正確性が低下する傾向が出てしまう。
【0006】そこで本発明は、蒸発器から送り出されて
くる低圧冷媒に細かい温度変化があっても、安定した動
作によって蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の量を制御す
ることができ、しかもそれが低圧冷媒の流量に左右され
ず正確に行われ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、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒
が通る高圧冷媒流路と、上記高圧冷媒流路を通る冷媒の
流量を変化させるための弁機構と、上記蒸発器から送り
出されてくる低圧冷媒が通る低圧冷媒流路と、上記低圧
冷媒流路内を通る低圧冷媒の温度変化を感知して、内部
に封入された飽和蒸気ガスが熱膨張または熱収縮するこ
とによって変位する感温変位手段と、上記低圧冷媒流路
を横切るように配置されて上記感温変位手段の変位を上
記弁機構に伝達するための変位伝達部材とを有する膨張
弁において、上記低圧冷媒流路と上記感温変位手段との
間の冷媒の流れを制限するための冷媒流制限手段を設け
て、上記低圧冷媒流路内を通る低圧冷媒の温度が上記変
位伝達部材を介して上記感温変位手段の感温部に熱伝導
されるように上記変位伝達部材を形成すると共に、上記
変位伝達部材の少なくとも一部分を熱伝導率の低い素材
によって形成して、上記低圧冷媒の温度変化が上記感温
変位手段の感温部に伝達されるのに要する時間を遅らせ
るようにしたことを特徴とする。
【0008】なお、上記変位伝達部材のうち、上記感温
変位手段の感温部に接触する部分、又は上記低圧冷媒流
路内に位置する外表面部分の少なくとも一方が、熱伝導
率の低い素材によって形成されていてもよく、上記変位
伝達部材全体が、熱伝導率の低い素材によって形成され
ていてもよい。また、上記変位伝達部材の少なくとも一
部分が、中空に形成されていてもよい。
【0009】また、上記冷媒流制限手段が、上記低圧冷
媒流路と上記感温変位手段との間に配置された熱伝導率
の低い材料からなる断熱壁であり、上記低圧冷媒流路内
と上記感温変位手段の表面部分との間に圧力差が生じな
いようにするための均圧用通孔が上記断熱壁に穿設され
ていてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図1は、例えば自動車の室内冷房装置
(カーエアコン)の冷凍サイクルに用いられる膨張弁1
0を示しており、1は蒸発器である。
【0011】膨張弁10の本体ブロック11に形成され
た低圧冷媒流路12の入口側端部は蒸発器1の出口に接
続され、高圧冷媒流路13の出口側端部は蒸発器1の入
口に接続されている。
【0012】低圧冷媒流路12と高圧冷媒流路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
が低圧冷媒流路12と高圧冷媒流路13との間を貫通し
ている。また、低圧冷媒流路12から外方に抜けるよう
に形成された開口部には、感温室30が取り付けられて
いる。
【0013】高圧冷媒流路13は、途中の部分が、円形
の断面形状で断面積を狭く絞った絞り孔15になってい
て、その絞り孔15が、貫通孔14と同軸線上に形成さ
れている。
【0014】絞り孔15の上流側開口部の口元は、角度
45度程度のテーパ状に面取りされて弁座20になって
おり、弁座20に上流側から対向して、絞り孔15の直
径より大きな直径を有する球状の弁体21が配置されて
いる。
【0015】その結果、弁体21と弁座20との間の隙
間の最も狭い部分が高圧冷媒流路13の絞り部になり、
そこから蒸発器1に到る下流側の管路内において、高圧
冷媒が断熱膨張する。
【0016】弁体21は、圧縮コイルスプリング17に
よって弁座20に接近する方向(即ち、閉じ方向)に付
勢されている。ただし、弁体21と圧縮コイルスプリン
グ17との間には、圧縮コイルスプリング17の付勢力
を弁体21に伝達するように、一方の面で弁体21を受
け他方の面で圧縮コイルスプリング17を受ける弁体受
け16が介装されている。
【0017】18は、本体ブロック11に螺合して取り
付けられて圧縮コイルスプリング17の付勢力を調整す
る調整ナット、19は、高圧冷媒流路13と外部との間
をシールするためのOリングである。
【0018】貫通孔14内にガタつきがないように嵌挿
されたロッド23は、軸線方向に進退自在に設けられて
いて、下端(図1における下方の端面)は弁体21の頭
部に当接している。
【0019】なおロッド23は、絞り孔15の内壁面と
の間を冷媒が通過できるよう、絞り孔15の内径に比べ
て細く形成されていて、絞り孔15とほぼ同軸に配置さ
れている。
【0020】したがって、圧縮コイルスプリング17の
付勢力に逆らって弁体21をロッド23で押して弁座2
0から遠ざければ、高圧冷媒流路13の流路面積が大き
くなる。このように、高圧冷媒流路13の流路面積はロ
ッド23の移動量に対応して変化し、それによって蒸発
器1に供給される高圧冷媒の量が変化する。
【0021】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からなるダイアフラム3
2(感温変位手段)とによって気密に囲まれており、ダ
イアフラム32の下面(低圧冷媒流路12側から見た場
合には、感温室30の表面)の中央部に面して例えばア
ルミニウム合金からなる金属製のダイアフラム受け盤3
3が配置されている。
【0022】感温室30内には、冷媒流路12,13内
に流されている冷媒と同じか性質の似ている飽和蒸気状
態のガスが封入されていて、ガス封入用の注入孔は、栓
34によって閉塞されている。36はシール用のOリン
グである。
【0023】ダイアフラム受け盤33と一体に形成され
たステム37は、ダイアフラム受け盤33の下面中央か
ら下方に真っ直ぐに伸びており、低圧冷媒流路12内を
横切って、その下端面がロッド23の端面に当接してい
る。
【0024】したがって、ダイアフラム受け盤33とス
テム37とロッド23とが、ダイアフラム32の変位を
弁体21に伝達する変位伝達部材の役割を果している。
24は、高圧冷媒流路13から低圧冷媒流路12への冷
媒のリークを防ぐために、ステム37の外周部に装着さ
れたシール用のOリングである。
【0025】ダイアフラム受け盤33とダイアフラム3
2との接触部には、熱伝導率の低いブラスチック材から
なる断熱板38aが介挿されている。また、ステム37
の外周面には、低圧冷媒流路12内からダイアフラム受
け盤33部分に至る範囲に、やはり熱伝導率の低いプラ
スチック材からなる断熱筒38bが密着して被覆されて
いる。したがって、断熱板38a及び断熱筒38bは変
位伝達部材の一部分である。
【0026】断熱筒38bは、低圧冷媒流路12内を流
れる低圧冷媒の熱を十分に感知できるだけの表面積を有
するように、従来のロッドより相当太く(例えば直径5
〜8mm程度に)形成されている。
【0027】また、ダイアフラム受け盤33が収容され
ている空間と低圧冷媒流路12との間は、本体ブロック
11と一体に形成された断熱性のプラスチックからなる
断熱壁40(冷媒流制限手段)によって仕切られてい
る。
【0028】ただし断熱壁40には、断熱筒38bが被
覆されたステム37が抵抗なく軸線方向に進退できる孔
の他、ダイアフラム32の下面の空間の圧力が低圧冷媒
流路12内の冷媒圧と同じになるように、その間を連通
させる均圧用通孔39が穿設されている。
【0029】したがって、低圧冷媒流路12内の低圧冷
媒はダイアフラム受け盤33側(即ち、ダイアフラム3
2の下面が触れる空間)に殆ど流れ込まず、低圧冷媒流
路12の温度は、断熱筒38bからステム37、ダイア
フラム受け盤33及び断熱板38aを経由して、ダイア
フラム32の下面に熱伝導によって伝達される。
【0030】このように構成された膨張弁10において
は、低圧冷媒流路12内を流れる低圧冷媒の温度が下が
ると、ダイアフラム32の温度が下がって、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。
【0031】すると、感温室30内の圧力が下がってダ
イアフラム32が感温室30の内側に変位し、それに伴
ってダイアフラム受け盤33及びステム37がロッド2
3の軸線方向にロッド23から逃げる方向に変位するの
で、ロッド23が圧縮コイルスプリング17に押されて
移動する。それによって、弁体21が弁座20側に移動
して高圧冷媒の流路面積が狭くなるので、蒸発器1に送
り込まれる冷媒の流量が減少する。
【0032】低圧冷媒流路12内を流れる低圧冷媒の温
度が上がると、上記と逆の動作によって弁体21がロッ
ド23に押されて弁座20から離れ、高圧冷媒の流路面
積が広がるので、蒸発器1に送り込まれる高圧冷媒の流
量が増加する。
【0033】このようにして、蒸発器1から送り出され
る低圧冷媒の温度に対応して、感温室30及びダイアフ
ラム受け盤33、ステム37、ロッド23等の動作を介
して弁体21が弁座20に対して開閉動作されることに
より、蒸発器1に送り込まれる高圧冷媒の量が制御され
る。
【0034】そのような動作において、低圧冷媒流路1
2内を流れる低圧冷媒の温度変化が感温室30に伝達さ
れる際には、熱伝導率の低い断熱板38aと断熱筒38
b内の熱伝導に時間を要する。
【0035】したがって、ダイアフラム32とそれに追
随して動作する弁体21は、低圧冷媒流路12内を流れ
る低圧冷媒の温度変化に対して非常にゆっくりとした応
答速度で動作し、低圧冷媒の細かな温度変化などに対し
ては反応しない。
【0036】また、断熱筒38bは低圧冷媒流路12内
を流れる低圧冷媒に十分に接触してその温度を感知する
だけの表面積を有することができるので、低圧冷媒の流
量が少ない状態でも、その温度は感温室30側に正確に
伝達され、弁体21が弁座20に対して正しく開閉制御
される。
【0037】なお、断熱板38aと断熱筒38bの面積
や厚み等は設計仕様等に応じて適宜選択すればよく、断
熱板38aと断熱筒38bのうちいずれか一方だけを設
けるようにしてもよい。
【0038】また、ステム37全体(又は、ステム37
とダイアフラム受け盤33全体)を熱伝導率の低いプラ
スチック材等で形成してもよい。また、図2に示される
ように、熱伝導率の低いプラスチック材で形成したステ
ム37の一部を中空に形成してもよい。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、低圧冷媒流路内を通る
低圧冷媒の温度変化を感温変位手段の感温部に熱伝導に
より伝達する変位伝達部材の少なくとも一部分を熱伝導
率の低い素材によって形成して、低圧冷媒の温度変化が
感温変位手段の感温部に伝達されるのに要する時間を遅
らせるようにしとことにより、蒸発器から送り出されて
くる低圧冷媒に細かい温度変化があっても、安定した動
作によって蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の量を制御す
ることができ、しかも、変位伝達部材は低圧冷媒の温度
を感知するのに十分な表面積を有する太さに形成するこ
とができるので、低圧冷媒の流量が少ない状態であって
も正確な弁動作をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の膨張弁の縦断面図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施の形態の部分断面図であ
る。
【符号の説明】
1 蒸発器 10 膨張弁 12 低圧冷媒流路 20 弁座 21 弁体 30 感温室 32 ダイフラム 33 ダイアフラム受け盤 37 ステム 38a 断熱板 38b 断熱筒 39 均圧用通孔 40 断熱壁

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧
    冷媒流路と、 上記高圧冷媒流路を通る冷媒の流量を変化させるための
    弁機構と、 上記蒸発器から送り出されてくる低圧冷媒が通る低圧冷
    媒流路と、 上記低圧冷媒流路内を通る低圧冷媒の温度変化を感知し
    て、内部に封入された飽和蒸気ガスが熱膨張または熱収
    縮することによって変位する感温変位手段と、 上記低圧冷媒流路を横切るように配置されて上記感温変
    位手段の変位を上記弁機構に伝達するための変位伝達部
    材とを有する膨張弁において、 上記低圧冷媒流路と上記感温変位手段との間の冷媒の流
    れを制限するための冷媒流制限手段を設けて、 上記低圧冷媒流路内を通る低圧冷媒の温度が上記変位伝
    達部材を介して上記感温変位手段の感温部に熱伝導され
    るように上記変位伝達部材を形成すると共に、 上記変位伝達部材のうち、上記感温変位手段の感温部に
    接触する部分を熱伝導率の低い素材によって形成して、
    上記低圧冷媒の温度変化が上記感温変位手段の感温部に
    伝達されるのに要する時間を遅らせるようにしたことを
    特徴とする膨張弁。
  2. 【請求項2】上記変位伝達部材全体が、熱伝導率の低い
    素材によって形成されている請求項1記載の膨張弁。
  3. 【請求項3】上記変位伝達部材の少なくとも一部分が、
    中空に形成されている請求項1又は2記載の膨張弁。
  4. 【請求項4】上記冷媒流制限手段が、上記低圧冷媒流路
    と上記感温変位手段との間に配置された熱伝導率の低い
    材料からなる断熱壁であり、上記低圧冷媒流路内と上記
    感温変位手段の表面部分との間に圧力差が生じないよう
    にするための均圧用通孔が上記断熱壁に穿設されている
    請求項1、2又は3記載の膨張弁。
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