JP5604626B2 - Expansion valve - Google Patents

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Description

本発明は膨張弁に関し、特に電気自動車またはハイブリッド電気自動車に搭載される車両用空調装置にて凝縮された液冷媒を膨張させて冷房運転および除湿暖房運転に必要な低温の冷媒を得る膨張弁に関する。   The present invention relates to an expansion valve, and more particularly to an expansion valve that expands liquid refrigerant condensed in a vehicle air conditioner mounted on an electric vehicle or a hybrid electric vehicle to obtain a low-temperature refrigerant necessary for cooling operation and dehumidifying heating operation. .

ハイブリッド電気自動車においては、内燃機関の冷却水が暖房運転に必要な十分に高い温度にならないことから冷却水を暖房用の熱源に利用することができず、電気自動車にあっては、暖房用の熱源になり得るものはない。そのため、車両用の空調装置には、冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転が可能なヒートポンプ式のものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。   In a hybrid electric vehicle, the cooling water of the internal combustion engine does not reach a sufficiently high temperature necessary for heating operation, so the cooling water cannot be used as a heat source for heating. There is nothing that can be a heat source. For this reason, a heat pump type that can perform a cooling operation, a heating operation, and a dehumidifying heating operation has been proposed as an air conditioner for vehicles (see, for example, Patent Document 1).

この特許文献１に記載の装置によれば、外気または内気を導入して温度が調整された空気を車室内に吹き出すダクト内に、エバポレータおよび内部コンデンサと、内部コンデンサを通過する空気の割合を調整するエアミックスドアとを備えている。冷凍サイクルは、コンプレッサから、内部コンデンサ、第１のリキッドタンク、第１の膨張弁、外部熱交換器、第２のリキッドタンク、第２の膨張弁およびエバポレータを介して再びコンプレッサに戻る閉回路によって構成されている。   According to the device described in Patent Document 1, the ratio of the air passing through the evaporator, the internal condenser, and the internal condenser is adjusted in the duct that blows out the air whose temperature is adjusted by introducing the outside air or the inside air. And an air mix door. The refrigeration cycle consists of a closed circuit that returns from the compressor to the compressor again via the internal condenser, the first liquid tank, the first expansion valve, the external heat exchanger, the second liquid tank, the second expansion valve and the evaporator. It is configured.

完全な冷房運転時は、第１の膨張弁を全開にし、外部熱交換器をコンデンサとして機能させ、第２の膨張弁の開度を調整することによって低温の冷媒をエバポレータに供給し、エアミックスドアは、内部コンデンサを完全にバイパスさせる側に切り換えられる。この冷房運転時における空気吹出し温度の調整は、内部コンデンサを通過する空気の割合を増やすようにエアミックスドアを調整することによって行われる。   During complete cooling operation, the first expansion valve is fully opened, the external heat exchanger functions as a condenser, and the opening of the second expansion valve is adjusted to supply low-temperature refrigerant to the evaporator. The door is switched to the side that completely bypasses the internal capacitor. The adjustment of the air blowing temperature during the cooling operation is performed by adjusting the air mix door so as to increase the proportion of air passing through the internal condenser.

暖房運転時は、第１の膨張弁の開度を調整して外部熱交換器をエバポレータとして機能させ、第２の膨張弁を全開にして外部熱交換器で吸熱された冷媒をエバポレータに供給し、エアミックスドアは、内部コンデンサを完全に通過させる側に切り換えられる。このとき、エバポレータでは、導入された空気との間で多少の熱交換が行われているので、窓ガラスの曇りを防止できる程度の除湿が行われている。   During heating operation, the opening degree of the first expansion valve is adjusted so that the external heat exchanger functions as an evaporator, and the second expansion valve is fully opened to supply the refrigerant with heat absorbed by the external heat exchanger to the evaporator. The air mix door is switched to the side through which the internal condenser passes completely. At this time, in the evaporator, since some heat exchange is performed with the introduced air, dehumidification is performed to the extent that fogging of the window glass can be prevented.

この暖房運転のとき、エバポレータによる除湿が不要なフルヒート運転の場合には、第２の膨張弁およびエバポレータをバイパスさせるバイパス管を設け、外部熱交換器で蒸発した冷媒を直接コンプレッサに向かわせることが行われている。ここで、暖房運転時に除湿を行うかどうかは、バイパス管に二方向弁を設け、その二方向弁を開閉することによって行われる。すなわち、二方向弁を閉弁することにより、外部熱交換器からの冷媒は、第２の膨張弁およびエバポレータを通過して、コンプレッサに行くが、そのとき、第２の膨張弁の開度を調整することによってエバポレータで導入された空気を除湿させることができる。一方、二方向弁を開弁し、第２の膨張弁を閉弁することにより、外部熱交換器からの冷媒は、二方向弁を介してコンプレッサに行くので、エバポレータでの熱交換は行われず、フルヒート運転となる。   In this heating operation, in the case of full heat operation that does not require dehumidification by an evaporator, a bypass pipe that bypasses the second expansion valve and the evaporator is provided, and the refrigerant evaporated in the external heat exchanger can be directly directed to the compressor. Has been done. Here, whether to perform dehumidification during the heating operation is performed by providing a two-way valve in the bypass pipe and opening and closing the two-way valve. That is, by closing the two-way valve, the refrigerant from the external heat exchanger passes through the second expansion valve and the evaporator and goes to the compressor. At that time, the opening degree of the second expansion valve is increased. By adjusting, the air introduced by the evaporator can be dehumidified. On the other hand, since the refrigerant from the external heat exchanger goes to the compressor via the two-way valve by opening the two-way valve and closing the second expansion valve, heat exchange is not performed in the evaporator. It becomes full heat operation.

この特許文献１に記載のシステムでは、エバポレータの冷媒流れ方向の手前にある膨張弁は、電動式のものを使用しているので、膨張弁を閉弁し、二方向弁を開弁することによって運転モードをフルヒート運転にすることができる。   In the system described in Patent Document 1, since the expansion valve in front of the refrigerant flow direction of the evaporator is an electric type, the expansion valve is closed and the two-way valve is opened. The operation mode can be set to full heat operation.

ところが、エバポレータの冷媒流れ方向手前に設置されている膨張弁は、高価な電子制御の電動式膨張弁に代えて自律制御の可能な温度式膨張弁にしたいという要求がある。この場合、温度式膨張弁は、これが設置されている車室内が極寒状態になっていてその空気温度を検出しているような特殊な場合を除いて通常は開いており、電動式膨張弁のように完全に閉弁することはない。そのため、微少ではあるが、バイパスされるべき冷媒の一部がエバポレータへ漏れて、そのエバポレータで熱交換が生じてしまうことがある。このような熱交換は、フルヒート運転時の損失になる。このような損失は、バイパス管の二方向弁に代えて膨張弁へ向かう配管とバイパス管との接続部に三方向弁を設置することによってなくすことができる。   However, there is a demand for the expansion valve installed in front of the evaporator in the refrigerant flow direction to be a temperature-type expansion valve capable of autonomous control instead of the expensive electronically-controlled electric expansion valve. In this case, the temperature type expansion valve is normally open except in a special case where the passenger compartment in which it is installed is extremely cold and its air temperature is detected. So that it does not close completely. Therefore, although it is very small, a part of the refrigerant to be bypassed may leak to the evaporator, and heat exchange may occur in the evaporator. Such heat exchange is a loss during full heat operation. Such a loss can be eliminated by installing a three-way valve at the connection portion between the pipe that goes to the expansion valve and the bypass pipe instead of the two-way valve of the bypass pipe.

特開平９−２４０２６６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-240266

しかしながら、三方向弁は、構造が複雑で高価であるので、バイパス管の二方向弁はそのままにしながら、膨張弁に電子制御の不要な温度式膨張弁を使いたいが、通常の温度式膨張弁では、フルヒート運転時に損失が生じてしまうという問題点があった。   However, since the three-way valve is complicated and expensive, it is desirable to use a temperature-type expansion valve that does not require electronic control for the expansion valve while leaving the two-way valve of the bypass pipe as it is. Then, there was a problem that a loss occurred during the full heat operation.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、車両用空調装置がフルヒート運転の運転モードにあるときに、エバポレータへ冷媒が漏れることのない膨張弁を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an expansion valve in which refrigerant does not leak to an evaporator when the vehicle air conditioner is in a full heat operation mode.

本発明では上記の課題を解決するために、エバポレータ出口の冷媒の過熱度を検出して前記エバポレータに供給する冷媒の流量を制御する膨張弁において、膨張すべき冷媒が導入される第１ポートの入口圧力と膨張された冷媒が導出される第２ポートの出口圧力との差圧が設定差圧よりも低下したときに前記第１ポートと前記第２ポートとの間の通路を閉じる低差圧感知閉止手段を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the expansion valve that detects the degree of superheat of the refrigerant at the evaporator outlet and controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator, the first port in which the refrigerant to be expanded is introduced Low differential pressure that closes the passage between the first port and the second port when the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure of the second port from which the expanded refrigerant is led out is lower than a set differential pressure An expansion valve is provided, characterized in that it comprises a sensing closing means.

このような膨張弁によれば、車両用空調装置がフルヒート運転しているエバポレータ休止運転状態のときのように入口圧力と出口圧力との差圧が設定差圧よりも低下したときに低差圧感知閉止手段が第１ポートと第２ポートとの間の通路を閉じる。これにより、膨張弁は、エバポレータへの通路が閉じられることで、冷媒がエバポレータへ漏れることは確実になくなり、エバポレータでの不要な熱交換が防止されることでフルヒート運転時の損失をなくすことができる。   According to such an expansion valve, when the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure is lower than the set differential pressure, such as when the vehicle air conditioner is operating in the evaporator in a full-heat operation, the differential pressure is low. Sensing closing means closes the passage between the first port and the second port. This ensures that the expansion valve closes the passage to the evaporator, which ensures that the refrigerant does not leak to the evaporator, and eliminates the loss during full heat operation by preventing unnecessary heat exchange in the evaporator. it can.

上記構成の膨張弁は、低差圧感知閉止手段が低差圧時に第１ポートと第２ポートとの間の通路を確実に閉じるので、エバポレータをバイパスする回路を二方向弁で構成した冷凍サイクルに使用した場合に、フルヒート運転時の損失を確実になくすことができるという利点がある。   The expansion valve having the above-described configuration reliably closes the passage between the first port and the second port when the low differential pressure sensing closing means has a low differential pressure. Therefore, the refrigeration cycle in which the circuit bypassing the evaporator is configured with a two-way valve. When used in the above, there is an advantage that the loss during the full heat operation can be surely eliminated.

低差圧感知閉止手段は、低差圧時に可動弁座が閉弁方向に移動する構成とすることにより、過熱度の大きさに関係なく閉弁するので、簡単な構成で第１ポートと第２ポートとの間の通路を確実に閉じることができる。   The low differential pressure sensing closing means is configured so that the movable valve seat moves in the valve closing direction when the differential pressure is low, so that the valve closes regardless of the degree of superheat. The passage between the two ports can be reliably closed.

低差圧感知閉止手段は、膨張弁の上流側の第１ポートまたは下流側の第２ポートに設けた差圧弁とすることにより、除湿暖房運転のときにエバポレータにおける適切な蒸発量を確保するように機能する過熱度制御の大口径制御弁を併用した温度式膨張弁にも適用できる。   The low differential pressure sensing closing means is a differential pressure valve provided in the first port upstream of the expansion valve or the second port downstream, so as to ensure an appropriate amount of evaporation in the evaporator during dehumidifying heating operation. It can also be applied to a temperature expansion valve that uses a large-diameter control valve for superheat degree control that functions in the same manner.

本発明の膨張弁を適用した車両用空調装置の冷凍サイクルの構成例を示すシステム図である。It is a system figure showing an example of composition of a refrigerating cycle of an air-conditioner for vehicles to which an expansion valve of the present invention is applied. 第１の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the expansion valve which concerns on 1st Embodiment. 冷凍サイクルの動作を説明する図であって、（Ａ）は冷房運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図、（Ｂ）は除湿暖房運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。It is a figure explaining operation | movement of a refrigerating cycle, (A) is a Mollier diagram which shows the refrigerating cycle at the time of air_conditionaing | cooling operation, (B) is a Mollier diagram which shows the refrigerating cycle at the time of dehumidification heating operation. 第２の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the expansion valve which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the expansion valve which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the expansion valve which concerns on 4th Embodiment. 図６のシャフトの軸線に沿って直角方向に切断した中央縦断面図である。It is the center longitudinal cross-sectional view cut | disconnected in the orthogonal | vertical direction along the axis line of the shaft of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、車両用空調装置の冷凍サイクルにてエバポレータの出口における冷媒の過熱度が所定の値を維持するようにエバポレータの入口に供給する冷媒の流量を制御する過熱度感知の温度式膨張弁に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, in the embodiment of the present invention, the superheat degree for controlling the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator inlet so that the superheat degree of the refrigerant at the outlet of the evaporator maintains a predetermined value in the refrigeration cycle of the vehicle air conditioner. A case where the present invention is applied to a sensing temperature expansion valve will be described in detail with reference to the drawings.

図１は本発明の膨張弁を適用した車両用空調装置の冷凍サイクルの構成例を示すシステム図である。
この車両用空調装置の冷凍サイクルは、コンプレッサ１と、内部コンデンサ２と、制御弁３およびオリフィス４と、外部熱交換器５と、二方向弁６と、膨張弁７と、エバポレータ８と、アキュムレータ９とを備えている。 FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner to which an expansion valve of the present invention is applied.
The refrigeration cycle of the vehicle air conditioner includes a compressor 1, an internal condenser 2, a control valve 3 and an orifice 4, an external heat exchanger 5, a two-way valve 6, an expansion valve 7, an evaporator 8, and an accumulator. 9 and.

コンプレッサ１は、モータが内蔵された電動コンプレッサであり、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量を変化させることができる。このコンプレッサ１の吐出口は、内部コンデンサ２に接続されている。   The compressor 1 is an electric compressor with a built-in motor, and can change the discharge capacity of the refrigerant according to the number of rotations of the motor. The discharge port of the compressor 1 is connected to the internal capacitor 2.

内部コンデンサ２は、空気温度を調節するよう車室内に配置されたダクトの中の下流側に設置され、コンプレッサ１から吐出された高温の冷媒を導入して凝縮する。内部コンデンサ２は、ダクト内で冷媒の放熱を行うので、エバポレータ８を通過してきた空気を加熱するヒータとして機能する。この内部コンデンサ２の出口は、制御弁３およびオリフィス４に接続されている。   The internal condenser 2 is installed on the downstream side of a duct arranged in the vehicle interior so as to adjust the air temperature, and condenses by introducing a high-temperature refrigerant discharged from the compressor 1. Since the internal capacitor 2 radiates the refrigerant in the duct, it functions as a heater that heats the air that has passed through the evaporator 8. The outlet of the internal capacitor 2 is connected to the control valve 3 and the orifice 4.

制御弁３およびオリフィス４は、互いに並列に接続されている。制御弁３は、主通路を開閉する弁部とその弁部を開閉駆動するソレノイドとを備え、制御弁３が開弁したときの開口面積は、オリフィス４のそれよりも十分に大きく設定されている。このため、制御弁３が閉弁したときは、内部コンデンサ２から供給された冷媒は、膨張装置としてのオリフィス４を通り、ここで断熱膨張されて外部熱交換器５に供給される。制御弁３が開弁したとき、内部コンデンサ２からの冷媒は、制御弁３をそのまま通過して外部熱交換器５に供給される。   The control valve 3 and the orifice 4 are connected in parallel to each other. The control valve 3 includes a valve portion that opens and closes the main passage and a solenoid that opens and closes the valve portion, and the opening area when the control valve 3 is opened is set to be sufficiently larger than that of the orifice 4. Yes. For this reason, when the control valve 3 is closed, the refrigerant supplied from the internal condenser 2 passes through the orifice 4 as an expansion device, is adiabatically expanded here, and is supplied to the external heat exchanger 5. When the control valve 3 is opened, the refrigerant from the internal condenser 2 passes through the control valve 3 as it is and is supplied to the external heat exchanger 5.

外部熱交換器５は、車室外に設置され、内部を通過する冷媒と外気との間で熱交換を行う。この外部熱交換器５は、冷凍サイクルの運転モードが冷房運転のとき、冷媒を凝縮させるコンデンサとして機能し、暖房運転のときには、冷媒を蒸発させるエバポレータとして機能する。外部熱交換器５の出口は、二方向弁６および膨張弁７の入口に接続されている。   The external heat exchanger 5 is installed outside the passenger compartment, and performs heat exchange between the refrigerant passing through the inside and the outside air. The external heat exchanger 5 functions as a condenser that condenses the refrigerant when the operation mode of the refrigeration cycle is the cooling operation, and functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation. The outlet of the external heat exchanger 5 is connected to the inlets of the two-way valve 6 and the expansion valve 7.

二方向弁６は、膨張弁７およびエバポレータ８をバイパスするよう配管されたバイパス管に設けられ、そのバイパス管を開閉する弁部とその弁部を切換駆動するソレノイドとを備えている。この二方向弁６は、冷房運転および除湿暖房運転の際には閉弁されて、外部熱交換器５から導入される冷媒を膨張弁７へ供給し、フルヒートの暖房運転の際には開弁されて、外部熱交換器５から導入される冷媒をアキュムレータ９へ供給するよう切り換えられる。   The two-way valve 6 is provided in a bypass pipe that is piped so as to bypass the expansion valve 7 and the evaporator 8, and includes a valve section that opens and closes the bypass pipe and a solenoid that switches and drives the valve section. The two-way valve 6 is closed during the cooling operation and the dehumidifying heating operation, supplies the refrigerant introduced from the external heat exchanger 5 to the expansion valve 7, and is opened during the full heat heating operation. Then, the refrigerant introduced from the external heat exchanger 5 is switched to supply to the accumulator 9.

膨張弁７は、外部熱交換器５から供給される冷媒を導入するポートＴ１と、断熱膨張されて低温・低圧となった霧状の冷媒をエバポレータ８に導出するポートＴ２と、エバポレータ８から戻ってきた冷媒を通過させるポートＴ３，Ｔ４とを備えている。この膨張弁７は、エバポレータ８の出口における冷媒がポートＴ３，Ｔ４を通過する際に過熱度を検出し、その過熱度が所定の値を維持するようにエバポレータ８の入口に供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁である。   The expansion valve 7 includes a port T1 for introducing the refrigerant supplied from the external heat exchanger 5, a port T2 for leading the atomized refrigerant that has been adiabatically expanded to a low temperature / low pressure to the evaporator 8, and a return from the evaporator 8. Ports T3 and T4 through which the incoming refrigerant passes are provided. The expansion valve 7 detects the degree of superheat when the refrigerant at the outlet of the evaporator 8 passes through the ports T3 and T4, and the flow rate of refrigerant supplied to the inlet of the evaporator 8 so that the degree of superheat maintains a predetermined value. It is a temperature type expansion valve that controls.

エバポレータ８は、空気温度を調節するダクト内の上流側に設置され、膨張弁７から吐出された低温の冷媒をダクトに導入された外気または内気との熱交換によって蒸発させる。そのときの蒸発潜熱によって冷却・除湿された空気は、エアミックスドアの開度に応じて内部コンデンサ２を通過するものと、内部コンデンサ２を迂回するものとに振り分けられる。内部コンデンサ２を通過した空気は、そこで加熱される。加熱された空気は、内部コンデンサ２を迂回した空気と内部コンデンサ２の下流側で混合され、所定の温度に調整されて車室内に吹き出される。   The evaporator 8 is installed on the upstream side in the duct for adjusting the air temperature, and evaporates the low-temperature refrigerant discharged from the expansion valve 7 by heat exchange with the outside air or the inside air introduced into the duct. The air cooled and dehumidified by the latent heat of vaporization at that time is divided into one that passes through the internal capacitor 2 and one that bypasses the internal capacitor 2 according to the opening of the air mix door. The air that has passed through the internal condenser 2 is heated there. The heated air is mixed with the air bypassing the internal condenser 2 on the downstream side of the internal condenser 2, adjusted to a predetermined temperature, and blown out into the vehicle interior.

アキュムレータ９は、冷凍サイクルを循環する冷媒の一部を溜めておくもので、気液分離された気相冷媒と液相冷媒の下部に溜まった潤滑油とをコンプレッサ１に導出する機能を有している。   The accumulator 9 stores a part of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle, and has a function of deriving the gas-liquid separated gas-phase refrigerant and the lubricating oil accumulated below the liquid-phase refrigerant to the compressor 1. ing.

図２は第１の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図、図３は冷凍サイクルの動作を説明する図であって、（Ａ）は冷房運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図、（Ｂ）は除湿暖房運転時の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。   2 is a central longitudinal sectional view showing the expansion valve according to the first embodiment, FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the refrigeration cycle, and (A) is a Mollier diagram showing the refrigeration cycle during the cooling operation. (B) is a Mollier diagram showing a refrigeration cycle during a dehumidifying heating operation.

第１の実施の形態に係る膨張弁１０は、そのボディ１１の下方側部に外部熱交換器５の冷媒の出口に接続されるポートＴ１が設けられ、ボディ１１の反対側の側部には、エバポレータ８に接続されるポートＴ２が設けられている。ボディ１１の上方には、エバポレータ８およびアキュムレータ９が接続されるポートＴ３，Ｔ４が設けられている。   In the expansion valve 10 according to the first embodiment, a port T1 connected to the refrigerant outlet of the external heat exchanger 5 is provided on the lower side portion of the body 11, and the opposite side portion of the body 11 is provided on the opposite side portion. A port T2 connected to the evaporator 8 is provided. Above the body 11, ports T3 and T4 to which the evaporator 8 and the accumulator 9 are connected are provided.

ボディ１１の下方には、ポートＴ１と接続される大径シリンダおよびポートＴ２と接続される小径シリンダとがボディ１１の長手方向（図の上下方向）に同軸配置されている。大径シリンダには、その軸方向に進退自在に可動弁座１２が配置され、可動弁座１２の外周には、シール用のＯリング１３が設けられている。大径シリンダと小径シリンダとの境界に形成される段差部は、可動弁座１２のストッパとして機能し、可動弁座１２の可動範囲の上限を規定している。この可動弁座１２は、また、小径シリンダの中に設置された付勢部材とする圧縮コイルスプリング１４によって図の下方へ付勢されている。この圧縮コイルスプリング１４の荷重は、ポートＴ１の入口圧力Ｐ１とポートＴ２の出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが、たとえば、０．１ＭＰａとする設定差圧よりも低くなると可動弁座１２を図の下方へ押し下げることができる値に設定されている。   Below the body 11, a large-diameter cylinder connected to the port T1 and a small-diameter cylinder connected to the port T2 are coaxially arranged in the longitudinal direction of the body 11 (vertical direction in the figure). A movable valve seat 12 is disposed in the large-diameter cylinder so as to be movable back and forth in the axial direction, and an O-ring 13 for sealing is provided on the outer periphery of the movable valve seat 12. The step portion formed at the boundary between the large diameter cylinder and the small diameter cylinder functions as a stopper of the movable valve seat 12 and defines the upper limit of the movable range of the movable valve seat 12. The movable valve seat 12 is also urged downward in the figure by a compression coil spring 14 as an urging member installed in a small diameter cylinder. When the pressure difference ΔP between the inlet pressure P1 of the port T1 and the outlet pressure P2 of the port T2 is lower than a set differential pressure of 0.1 MPa, for example, the load of the compression coil spring 14 causes the movable valve seat 12 to It is set to a value that can be pushed down.

大径シリンダの中には、ボール形状の弁体１５が可動弁座１２に対し接離自在に配置されている。この弁体１５は、大径シリンダの中に配置された圧縮コイルスプリング１６によって可動弁座１２に着座させる方向に付勢されている。圧縮コイルスプリング１６は、ボディ１１の下端面に螺着されたアジャストねじ１７によって受けられている。このアジャストねじ１７は、圧縮コイルスプリング１６の荷重を調整し、延いては、この膨張弁１０によって制御されるべき過熱度の値を設定している。   In the large-diameter cylinder, a ball-shaped valve body 15 is arranged so as to be able to contact and separate from the movable valve seat 12. The valve body 15 is biased in a direction to be seated on the movable valve seat 12 by a compression coil spring 16 disposed in the large diameter cylinder. The compression coil spring 16 is received by an adjustment screw 17 screwed to the lower end surface of the body 11. The adjustment screw 17 adjusts the load of the compression coil spring 16 and thus sets the value of the degree of superheat to be controlled by the expansion valve 10.

ボディ１１は、また、図の上下方向に進退自在にシャフト１８を支持しており、その一端部は小径シリンダおよび可動弁座１２の弁孔を貫通して延びている。シャフト１８の下端面が弁体１５に当接されている。シャフト１８の他端部は、ボディ１１の図の上端部に螺着されたパワーエレメント１９に当接されている。パワーエレメント１９は、アッパーハウジングと、ロアハウジングと、これらによって囲まれた空間を仕切るダイヤフラムと、このダイヤフラムの下面に配置されたディスクとを有し、そのディスクの下面は、シャフト１８の上端面が当接されている。アッパーハウジングとダイヤフラムとによって囲まれた閉止空間には、冷凍サイクルを循環する冷媒に類似した特性を有する物質が封入されている。ロアハウジングとダイヤフラムとによって囲まれた空間は、ポートＴ３，Ｔ４間を連通する戻り冷媒通路に連通しており、この戻り冷媒通路を流れる冷媒を導入できるようになっている。このパワーエレメント１９は、ポートＴ３，Ｔ４間の戻り冷媒通路を流れる冷媒の過熱度を検出し、その過熱度に応じてシャフト１８を介して弁体１５の軸方向位置、すなわち弁開度をフィードバック制御する。ここで、パワーエレメント１９、可動弁座１２および弁体１５は、過熱度に応じて開閉する開閉弁を構成している。   The body 11 also supports a shaft 18 that can move forward and backward in the vertical direction in the figure, and one end portion of the body 11 extends through the small diameter cylinder and the valve hole of the movable valve seat 12. The lower end surface of the shaft 18 is in contact with the valve body 15. The other end of the shaft 18 is in contact with a power element 19 screwed to the upper end of the body 11 in the figure. The power element 19 includes an upper housing, a lower housing, a diaphragm that partitions a space surrounded by these, and a disk disposed on the lower surface of the diaphragm. The lower surface of the disk has an upper end surface of the shaft 18. It is in contact. A closed space surrounded by the upper housing and the diaphragm is filled with a substance having characteristics similar to those of a refrigerant circulating in the refrigeration cycle. A space surrounded by the lower housing and the diaphragm communicates with a return refrigerant passage communicating between the ports T3 and T4, and the refrigerant flowing through the return refrigerant passage can be introduced. The power element 19 detects the degree of superheat of the refrigerant flowing through the return refrigerant passage between the ports T3 and T4, and feeds back the axial position of the valve body 15, that is, the valve opening degree, via the shaft 18 according to the degree of superheat. Control. Here, the power element 19, the movable valve seat 12, and the valve body 15 constitute an on-off valve that opens and closes according to the degree of superheat.

次に、以上の構成の膨張弁１０の動作について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１において、矢印は、冷媒の流れを示している。また、図１における符号ａ〜ｆは、図３のモリエル線図上の冷凍サイクルに付した点の符号に対応している。なお、図１の膨張弁７は、図２に示した第１の実施の形態に係る膨張弁１０として説明する。   Next, the operation of the expansion valve 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the arrows indicate the flow of the refrigerant. Moreover, the code | symbol af in FIG. 1 respond | corresponds to the code | symbol of the point attached | subjected to the refrigerating cycle on the Mollier diagram of FIG. 1 will be described as the expansion valve 10 according to the first embodiment shown in FIG.

まず、車両用空調装置の運転モードが冷房運転のときは、図１のシステムでは、制御弁３が開弁され、二方向弁６が閉弁される。これにより、内部コンデンサ２および外部熱交換器５は、冷凍サイクルのコンデンサとして機能する。ダクト内では、エアミックスドアが全閉またはそれに近い開度に制御されて内部コンデンサ２を完全にまたはほとんどバイパスさせる側に切り換えられる。このとき、膨張弁１０は、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが十分大きいので、可動弁座１２は、その差圧ΔＰによって図２に示した上限位置まで移動されてそこに静止している。また、冷房運転のときの冷凍サイクルは、図３の（Ａ）に示した振る舞いとなる。   First, when the operation mode of the vehicle air conditioner is the cooling operation, the control valve 3 is opened and the two-way valve 6 is closed in the system of FIG. Thereby, the internal capacitor | condenser 2 and the external heat exchanger 5 function as a capacitor | condenser of a refrigerating cycle. In the duct, the air mix door is controlled to be fully closed or close to it and switched to the side that completely or almost bypasses the internal capacitor 2. At this time, since the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 is sufficiently large, the movable valve seat 12 is moved to the upper limit position shown in FIG. doing. In addition, the refrigeration cycle during the cooling operation behaves as shown in FIG.

冷房運転のとき、コンプレッサ１は、アキュムレータ９から冷媒を吸入し（点ａ）、断熱圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する（点ｂ）。コンプレッサ１から吐出された冷媒は、内部コンデンサ２、制御弁３および外部熱交換器５を通過するときに放熱されて凝縮され、膨張弁１０に導入される（点ｅ）。この冷媒は、膨張弁１０に到達するときには、過冷却された液相状態になっている。膨張弁１０では、そのポートＴ１に導入された液冷媒は、可動弁座１２と弁体１５との間の隙間を介してポートＴ２に流れるが、その隙間を通過するときに、断熱膨張されて低温・低圧の蒸気冷媒となる（点ｆ）。この蒸気冷媒は、エバポレータ８に供給され、エバポレータ８では、車室内の空気との熱交換によって蒸発される。このとき、空気は蒸発潜熱により熱が奪われて冷やされ、冷やされた空気が車室内に吹き出されることになる。蒸発された冷媒は、膨張弁１０のポートＴ３に導入され、そのままポートＴ４より導出される。膨張弁１０から導出された冷媒は、アキュムレータ９を介してコンプレッサ１に戻る。このとき、コンプレッサ１に戻される冷媒は、エバポレータ８によって所定の過熱度ＳＨまで過熱された状態になっている。   During the cooling operation, the compressor 1 draws in refrigerant from the accumulator 9 (point a), adiabatically compresses and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant (point b). The refrigerant discharged from the compressor 1 is dissipated and condensed when passing through the internal condenser 2, the control valve 3, and the external heat exchanger 5, and is introduced into the expansion valve 10 (point e). When the refrigerant reaches the expansion valve 10, it is in a supercooled liquid phase state. In the expansion valve 10, the liquid refrigerant introduced into the port T1 flows to the port T2 through a gap between the movable valve seat 12 and the valve body 15, but is adiabatically expanded when passing through the gap. It becomes a low-temperature and low-pressure vapor refrigerant (point f). This vapor refrigerant is supplied to the evaporator 8, where it is evaporated by heat exchange with the air in the passenger compartment. At this time, heat is taken away by the latent heat of vaporization and cooled, and the cooled air is blown out into the passenger compartment. The evaporated refrigerant is introduced into the port T3 of the expansion valve 10, and is led out from the port T4 as it is. The refrigerant derived from the expansion valve 10 returns to the compressor 1 through the accumulator 9. At this time, the refrigerant returned to the compressor 1 is overheated to a predetermined superheat degree SH by the evaporator 8.

膨張弁１０は、エバポレータ８から出た冷媒を通過させるとき、パワーエレメント１９によって冷媒の過熱度ＳＨを検出している。この検出値は、シャフト１８を介して弁体１５にフィードバックされ、弁体１５は、検出した過熱度ＳＨが一定になるようにエバポレータ８に供給する冷媒の流量を制御している。すなわち、過熱度ＳＨが大きくなると、パワーエレメント１９は、シャフト１８を介して弁体１５を開弁する方向に駆動する。これにより、エバポレータ８に供給する冷媒の流量が増える。エバポレータ８では、冷媒を蒸発させる熱量は同じなので、流量が増えた分、過熱度ＳＨが小さくなる。逆に、過熱度ＳＨが小さくなると、パワーエレメント１９のダイヤフラムが弁体１５から離れる方向に変位するので、弁体１５は、圧縮コイルスプリング１６の付勢力によって閉弁方向に駆動される。これにより、エバポレータ８に供給する冷媒の流量が減少し、エバポレータ８では、流量が減少した分、過熱度ＳＨが大きくなる。このようにして、膨張弁１０は、エバポレータ８から導出された冷媒の過熱度ＳＨが一定になるように制御している。   The expansion valve 10 detects the superheat degree SH of the refrigerant by the power element 19 when the refrigerant discharged from the evaporator 8 is allowed to pass through. This detected value is fed back to the valve body 15 via the shaft 18, and the valve body 15 controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator 8 so that the detected superheat degree SH becomes constant. That is, when the degree of superheat SH increases, the power element 19 is driven in a direction to open the valve body 15 via the shaft 18. Thereby, the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator 8 increases. In the evaporator 8, the amount of heat for evaporating the refrigerant is the same, so the degree of superheat SH decreases as the flow rate increases. On the contrary, when the degree of superheat SH decreases, the diaphragm of the power element 19 is displaced in a direction away from the valve body 15, so that the valve body 15 is driven in the valve closing direction by the urging force of the compression coil spring 16. As a result, the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator 8 decreases, and the superheat degree SH increases in the evaporator 8 as the flow rate decreases. In this way, the expansion valve 10 controls the superheat degree SH of the refrigerant derived from the evaporator 8 to be constant.

次に、車両用空調装置の運転モードが除湿運転の場合について説明する。除湿暖房運転のとき、図１のシステムでは、制御弁３および二方向弁６が閉弁される。これにより、オリフィス４が膨張装置として機能し、外部熱交換器５が冷凍サイクルのエバポレータとして機能する。ダクト内では、エアミックスドアが全開またはそれに近い開度に制御されて内部コンデンサ２を完全にまたはほとんど通過させる側に切り換えられる。このときも、膨張弁１０は、断熱膨張をしているので、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰによって、可動弁座１２は、図２に示した上限位置に静止している。   Next, the case where the operation mode of the vehicle air conditioner is the dehumidifying operation will be described. In the dehumidifying and heating operation, the control valve 3 and the two-way valve 6 are closed in the system of FIG. Thereby, the orifice 4 functions as an expansion device, and the external heat exchanger 5 functions as an evaporator of the refrigeration cycle. In the duct, the air mix door is controlled to be fully open or close to the opening, and switched to the side where the internal capacitor 2 is completely or almost passed. Also at this time, since the expansion valve 10 is adiabatically expanded, the movable valve seat 12 is stationary at the upper limit position shown in FIG. 2 due to the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2.

除湿暖房運転のとき、コンプレッサ１は、アキュムレータ９から冷媒を吸入し（点ａ）、断熱圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する（点ｂ）。コンプレッサ１から吐出された冷媒は、内部コンデンサ２にてエバポレータ８を通過してきた空気との熱交換によって凝縮され、過冷却状態でオリフィス４に導入される（点ｃ）。このとき、内部コンデンサ２を通過してきた空気は、加熱されて車室内に吹き出される。凝縮された液冷媒は、オリフィス４を通過するときに断熱膨張されて低温・低圧の蒸気冷媒となり（点ｄ）、外部熱交換器５に導入される。その冷媒は、外部熱交換器５では、外気との熱交換によって蒸発され、膨張弁１０に導入される（点ｅ）。膨張弁１０では、ポートＴ１より導入された冷媒は、可動弁座１２と弁体１５との間の隙間を通過するときに、断熱膨張されてさらに低温・低圧の蒸気冷媒となる（点ｆ）。この蒸気冷媒は、エバポレータ８に供給され、エバポレータ８では、車室内の空気との熱交換によってさらに蒸発される。このとき、ダクトに導入された空気は、エバポレータ８を通過するときに冷やされることで除湿され、内部コンデンサ２を通過するときに加熱される。エバポレータ８から導出された冷媒は、膨張弁１０およびアキュムレータ９を介してコンプレッサ１に戻る。   During the dehumidifying and heating operation, the compressor 1 sucks refrigerant from the accumulator 9 (point a), adiabatically compresses and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant (point b). The refrigerant discharged from the compressor 1 is condensed by heat exchange with the air that has passed through the evaporator 8 in the internal condenser 2, and is introduced into the orifice 4 in a supercooled state (point c). At this time, the air that has passed through the internal condenser 2 is heated and blown into the vehicle interior. The condensed liquid refrigerant is adiabatically expanded when passing through the orifice 4 to become a low-temperature / low-pressure vapor refrigerant (point d) and introduced into the external heat exchanger 5. The refrigerant is evaporated by heat exchange with the outside air in the external heat exchanger 5 and introduced into the expansion valve 10 (point e). In the expansion valve 10, when the refrigerant introduced from the port T1 passes through the gap between the movable valve seat 12 and the valve body 15, it is adiabatically expanded to become a low-temperature / low-pressure vapor refrigerant (point f). . This vapor refrigerant is supplied to the evaporator 8, where it is further evaporated by heat exchange with the air in the passenger compartment. At this time, the air introduced into the duct is dehumidified by being cooled when passing through the evaporator 8 and heated when passing through the internal capacitor 2. The refrigerant derived from the evaporator 8 returns to the compressor 1 via the expansion valve 10 and the accumulator 9.

このとき、膨張弁１０は、エバポレータ８の出口の冷媒が所定の過熱度ＳＨに維持されるようにエバポレータ８に供給する冷媒の流量を調整している。すなわち、過熱度ＳＨが大きくなると、パワーエレメント１９は、シャフト１８を介して可動弁座１２との間の隙間を開ける方向に弁体１５を駆動する。これにより、エバポレータ８に供給される冷媒の流量が増え、過熱度ＳＨが小さくなる。逆に、過熱度ＳＨが小さくなると、パワーエレメント１９のダイヤフラムが図の上方向に変位するので、弁体１５は、圧縮コイルスプリング１６の付勢力によって閉弁方向に駆動される。これにより、エバポレータ８に供給される冷媒の流量が減少し、過熱度ＳＨが大きくなる。このようにして、この膨張弁１０は、エバポレータ８の出口の冷媒が所定の過熱度ＳＨを維持するように制御する。   At this time, the expansion valve 10 adjusts the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator 8 so that the refrigerant at the outlet of the evaporator 8 is maintained at a predetermined superheat degree SH. That is, when the degree of superheat SH increases, the power element 19 drives the valve body 15 in a direction that opens a gap with the movable valve seat 12 via the shaft 18. Thereby, the flow volume of the refrigerant | coolant supplied to the evaporator 8 increases, and superheat degree SH becomes small. Conversely, when the degree of superheat SH decreases, the diaphragm of the power element 19 is displaced upward in the figure, so that the valve body 15 is driven in the valve closing direction by the urging force of the compression coil spring 16. Thereby, the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator 8 is reduced, and the superheat degree SH is increased. In this way, the expansion valve 10 controls the refrigerant at the outlet of the evaporator 8 so as to maintain a predetermined superheat degree SH.

次に、車両用空調装置の運転モードがフルヒート運転の場合について説明する。フルヒート運転のとき、図１のシステムでは、制御弁３が閉弁され、二方向弁６は開弁される。これにより、オリフィス４が膨張装置として機能し、膨張弁１０およびエバポレータ８は二方向弁６によってバイパスされる。   Next, the case where the operation mode of the vehicle air conditioner is the full heat operation will be described. During the full heat operation, in the system of FIG. 1, the control valve 3 is closed and the two-way valve 6 is opened. Thereby, the orifice 4 functions as an expansion device, and the expansion valve 10 and the evaporator 8 are bypassed by the two-way valve 6.

このフルヒート運転のとき、オリフィス４が膨張装置として機能し、外部熱交換器５がエバポレータとして機能するので、冷凍サイクルの動作としては、冷房運転のときと同じである。このとき、膨張弁１０およびエバポレータ８がバイパスされることにより、これら膨張弁１０およびエバポレータ８の中はほぼ均圧となり、膨張弁１０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰは、圧縮コイルスプリング１４による設定差圧よりも低下する。この結果、可動弁座１２は、圧縮コイルスプリング１４によって、弁体１５に向かって図の下方へ押し下げられ、可動弁座１２が弁体１５に圧接して膨張弁１０は閉弁されることになる。このとき、パワーエレメント１９が過熱度の変化を感知して弁体１５の位置を変化させたとしても、可動弁座１２は、その位置に追従して動くので、膨張弁１０の閉弁状態は、常に維持されることになる。ここでは、可動弁座１２および圧縮コイルスプリング１４は、膨張弁１０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが設定差圧よりも低下したときに、弁体１５と協動してポートＴ１，Ｔ２間の冷媒通路を閉止するので、低差圧感知閉止手段とする。この低差圧感知閉止手段は、フルヒート運転のとき、膨張弁１０が確実に閉止状態になるので、外部熱交換器５からの冷媒がエバポレータ８の側に漏れ出て、エバポレータ８が熱交換をしてしまうということがなくなり、フルヒート運転時の損失を確実になくすことができる。   During the full heat operation, the orifice 4 functions as an expansion device, and the external heat exchanger 5 functions as an evaporator. Therefore, the operation of the refrigeration cycle is the same as that during the cooling operation. At this time, since the expansion valve 10 and the evaporator 8 are bypassed, the pressure inside the expansion valve 10 and the evaporator 8 is almost equalized, and the pressure difference ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 10 is compressed. Lower than the set differential pressure by the coil spring 14. As a result, the movable valve seat 12 is pushed downward toward the valve body 15 by the compression coil spring 14, and the movable valve seat 12 is pressed against the valve body 15 and the expansion valve 10 is closed. Become. At this time, even if the power element 19 senses a change in the degree of superheat and changes the position of the valve body 15, the movable valve seat 12 moves following the position, so that the expansion valve 10 is closed. Will always be maintained. Here, the movable valve seat 12 and the compression coil spring 14 cooperate with the valve body 15 when the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 10 is lower than the set differential pressure. Since the refrigerant passage between T1 and T2 is closed, a low differential pressure sensing closing means is provided. This low differential pressure sensing closing means reliably closes the expansion valve 10 during full heat operation, so that the refrigerant from the external heat exchanger 5 leaks to the evaporator 8 side, and the evaporator 8 performs heat exchange. The loss at the time of full-heat operation can be surely eliminated.

図４は第２の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。なお、この図４において、図２に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は適宜省略する。   FIG. 4 is a central longitudinal sectional view showing an expansion valve according to the second embodiment. In FIG. 4, the same or equivalent components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

この膨張弁２０は、低差圧感知閉止手段を、除湿暖房運転のときにエバポレータ８における適切な蒸発量を確保する機能を備えた温度式膨張弁に適用したものである。すなわち、除湿暖房運転のときは、図３の（Ｂ）のモリエル線図において、点ｄと点ｅとの間で外部熱交換器５による冷媒の蒸発が行われ、点ｆと点ａとの間でエバポレータ８による冷媒の蒸発が行われる。このとき、たとえば外部熱交換器５において冷媒のほとんどが蒸発してしまいエバポレータ８での蒸発量がなくなる（点ｄと点ｅとのエンタルピの差が極端に小さくなる）と、エバポレータ８での除湿機能が失われてしまう。加えて、冷凍サイクルを循環するコンプレッサ１の潤滑油は、完全に蒸発した冷媒によっては運ぶことができないので、完全に蒸発する側の外部熱交換器５に留まってしまい、コンプレッサ１に戻されない場合が生じる。この膨張弁２０では、外部熱交換器５での蒸発状態からとエバポレータ８での蒸発状態へ移る状態遷移のポイント（点ｅ，ｆ）を制御してエバポレータ８における適切な蒸発量を確保する機能を備えている。この機能は、具体的には、膨張弁２０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが高くなると、図３の（Ｂ）に点線で示したように、エバポレータ８での蒸発量（点ｆと点ａとのエンタルピの差）が増えるという原理を利用している。   In this expansion valve 20, the low differential pressure sensing closing means is applied to a temperature type expansion valve having a function of ensuring an appropriate amount of evaporation in the evaporator 8 during the dehumidifying heating operation. That is, during the dehumidifying heating operation, in the Mollier diagram of FIG. 3B, the refrigerant is evaporated by the external heat exchanger 5 between the point d and the point e, and the point f and the point a During this period, the evaporator 8 evaporates the refrigerant. At this time, for example, when most of the refrigerant evaporates in the external heat exchanger 5 and the amount of evaporation in the evaporator 8 disappears (the difference in enthalpy between the point d and the point e becomes extremely small), dehumidification in the evaporator 8 Functions are lost. In addition, since the lubricating oil of the compressor 1 circulating in the refrigeration cycle cannot be transported by the completely evaporated refrigerant, the lubricating oil remains in the external heat exchanger 5 on the completely evaporated side and is not returned to the compressor 1 Occurs. The expansion valve 20 has a function of securing an appropriate evaporation amount in the evaporator 8 by controlling the point of transition (points e and f) from the evaporation state in the external heat exchanger 5 to the evaporation state in the evaporator 8. It has. Specifically, when the pressure difference ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 20 is increased, the function is as follows. As shown by the dotted line in FIG. The principle that the difference in enthalpy between point f and point a) increases is used.

そのために、この膨張弁２０では、第１の実施の形態に係る膨張弁１０に、可動弁座１２の弁孔よりも大きな口径の弁孔を有する大口径制御弁を追加している。この大口径制御弁は、可動弁座１２および弁体１５からなる開閉弁（以下、小口径制御弁という）に並列に配置されてポートＴ１とポートＴ２との通路を開閉する大口径の主弁２１と、弁体がシャフト１８と一体に形成されたパイロット弁２２とを有している。   Therefore, in this expansion valve 20, a large-diameter control valve having a valve hole having a larger diameter than the valve hole of the movable valve seat 12 is added to the expansion valve 10 according to the first embodiment. This large-diameter control valve is arranged in parallel with an on-off valve (hereinafter referred to as a small-diameter control valve) composed of a movable valve seat 12 and a valve body 15, and has a large-diameter main valve that opens and closes the passage between the port T1 and the port T2. 21 and a pilot valve 22 having a valve body formed integrally with the shaft 18.

大口径制御弁の主弁２１は、ポートＴ２に連通する小径シリンダに開口した大口径の弁孔を有し、その弁孔と同一軸線上に形成されたシリンダには、弁体が大口径の弁孔を開閉する方向に進退自在に配置されている。シリンダは、弁体によって仕切られているが、弁孔のある側と反対側には調圧室２３が形成され、その調圧室２３には、弁体を閉弁方向に付勢するスプリングが配置されている。弁体には、パイロット弁２２よりも十分に小さな開口面積を有する貫通孔か穿設され、ポートＴ１に導入された高圧の冷媒が調圧室２３の中に漏れることができるようにしている。   The main valve 21 of the large-diameter control valve has a large-diameter valve hole opened in a small-diameter cylinder communicating with the port T2, and a cylinder formed on the same axis as the valve hole has a large-diameter valve body. It is arranged so as to be able to advance and retract in the direction of opening and closing the valve hole. The cylinder is partitioned by a valve body. A pressure regulating chamber 23 is formed on the side opposite to the valve hole side, and a spring for biasing the valve body in the valve closing direction is formed in the pressure regulating chamber 23. Has been placed. A through hole having an opening area sufficiently smaller than that of the pilot valve 22 is formed in the valve body so that the high-pressure refrigerant introduced into the port T1 can leak into the pressure regulating chamber 23.

調圧室２３とパイロット弁２２との間には、大口径制御弁を制御状態にするかどうかの切り換えを行うオン・オフ動作の電磁弁２４が配置されている。この電磁弁２４は、通電されていないとき閉弁し、通電されると開弁して大口径制御弁を制御状態にするノーマルクローズの制御弁である。   Between the pressure regulating chamber 23 and the pilot valve 22, an on / off operation electromagnetic valve 24 for switching whether or not the large-diameter control valve is in a control state is disposed. The electromagnetic valve 24 is a normally closed control valve that closes when not energized and opens when energized to place the large-diameter control valve in a controlled state.

パイロット弁２２は、パワーエレメント１９によって駆動されるシャフト１８と一体に弁体が形成され、弁孔は、ポートＴ２に連通する空間、すなわち、小口径制御弁の下流側空間に開口されている。   The pilot valve 22 is formed integrally with the shaft 18 driven by the power element 19, and the valve hole is opened in a space communicating with the port T 2, that is, a downstream space of the small-diameter control valve.

以上の構成の膨張弁２０によれば、冷房運転のとき、電磁弁２４が非通電状態にされて閉弁状態にされる。このとき、調圧室２３は、閉じた空間になっており、貫通孔を介してポートＴ１に連通されている。このため、調圧室２３は、ポートＴ１の高圧の入口圧力Ｐ１に等しい圧力になっており、一方、ポートＴ２は、低圧の出口圧力Ｐ２になっているので、これらの差圧ΔＰによって大口径制御弁の主弁２１は閉じている。同時に、低差圧感知閉止手段の可動弁座１２も、入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰによって可動範囲上限位置に移動され、静止している。したがって、膨張弁２０は、小口径制御弁のみによる普通の温度式膨張弁として働く。   According to the expansion valve 20 having the above configuration, the electromagnetic valve 24 is deenergized and closed during cooling operation. At this time, the pressure regulating chamber 23 is a closed space and communicates with the port T1 through the through hole. For this reason, the pressure regulating chamber 23 has a pressure equal to the high inlet pressure P1 of the port T1, while the port T2 has a low pressure outlet pressure P2. The main valve 21 of the control valve is closed. At the same time, the movable valve seat 12 of the low differential pressure sensing closing means is also moved to the movable range upper limit position by the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2, and is stationary. Therefore, the expansion valve 20 functions as an ordinary temperature type expansion valve using only a small diameter control valve.

除湿暖房運転のときの膨張弁２０は、電磁弁２４が通電により開弁され、調圧室２３とパイロット弁２２とは連通状態になる。この場合、調圧室２３の冷媒は、貫通孔を介して流入される量よりもパイロット弁２２を介してポートＴ２に流出する量が多いので、調圧室２３の中の圧力は、ポートＴ２の出口圧力Ｐ２に近くなる。このため、主弁２１の弁体は、スプリングの付勢力に抗してポートＴ１の高い入口圧力Ｐ１によってリフトされ、大口径制御弁が開弁される。この大口径制御弁は、小口径制御弁に比較して開口面積が非常に大きいので、膨張弁２０は、実質的に、大口径制御弁だけによる制御となる。   When the dehumidifying and heating operation is performed, the expansion valve 20 is opened when the solenoid valve 24 is energized, and the pressure regulating chamber 23 and the pilot valve 22 are in communication with each other. In this case, the amount of refrigerant in the pressure regulating chamber 23 flows out to the port T2 via the pilot valve 22 more than the amount that flows in through the through hole. Near the outlet pressure P2. For this reason, the valve body of the main valve 21 is lifted by the high inlet pressure P1 of the port T1 against the biasing force of the spring, and the large-diameter control valve is opened. Since this large-diameter control valve has an extremely large opening area compared to the small-diameter control valve, the expansion valve 20 is substantially controlled only by the large-diameter control valve.

この状態で、過熱度ＳＨが大きくなると、パワーエレメント１９は、シャフト１８を駆動してパイロット弁２２を閉弁方向に動かす。これにより、調圧室２３の圧力が上がるので、主弁２１は、その閉弁方向に動き、ポートＴ１の入口圧力Ｐ１（ｅ点）が上がり、外部熱交換器５において蒸発圧力が高くなることで冷媒の蒸発する量が減り、その代わり、エバポレータ８での蒸発量が増えることになる。エバポレータ８での蒸発量が増えることによって、過熱度ＳＨは小さくなる。逆に、過熱度ＳＨが小さくなると、結果的に、過熱度ＳＨが大きくなる方向に制御される。このようにして、膨張弁２０は、エバポレータ８から導出される冷媒の過熱度ＳＨが一定になるように制御し、エバポレータ８での適度な蒸発量を確保している。   In this state, when the degree of superheat SH increases, the power element 19 drives the shaft 18 to move the pilot valve 22 in the valve closing direction. As a result, the pressure in the pressure regulating chamber 23 increases, so that the main valve 21 moves in the valve closing direction, the inlet pressure P1 (point e) of the port T1 increases, and the evaporation pressure in the external heat exchanger 5 increases. As a result, the amount of evaporation of the refrigerant decreases, and instead, the amount of evaporation in the evaporator 8 increases. As the evaporation amount in the evaporator 8 increases, the superheat degree SH decreases. Conversely, when the superheat degree SH decreases, the superheat degree SH is consequently increased. In this manner, the expansion valve 20 controls the superheat degree SH of the refrigerant derived from the evaporator 8 to be constant, and ensures an appropriate amount of evaporation in the evaporator 8.

フルヒート運転のときの膨張弁２０は、電磁弁２４が非通電により閉弁されて、大口径制御弁が制御状態から外され、閉弁状態が維持される。このとき、膨張弁２０およびエバポレータ８も、冷凍サイクルから外されるので、膨張弁２０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰは、圧縮コイルスプリング１４による設定差圧よりも低下する。この結果、可動弁座１２は、圧縮コイルスプリング１４により付勢されて弁体１５に圧接され、小口径制御弁は閉弁される。これにより、膨張弁１０は、小口径制御弁も大口径制御弁も閉弁状態になるので、外部熱交換器５からの冷媒がエバポレータ８の側に漏れることがなくなり、フルヒート運転時の損失を確実になくすことができる。   The expansion valve 20 during the full heat operation is closed when the solenoid valve 24 is de-energized, the large-diameter control valve is removed from the control state, and the closed state is maintained. At this time, since the expansion valve 20 and the evaporator 8 are also removed from the refrigeration cycle, the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 20 is lower than the set differential pressure by the compression coil spring 14. As a result, the movable valve seat 12 is urged by the compression coil spring 14 and pressed against the valve body 15, and the small-diameter control valve is closed. As a result, the expansion valve 10 closes both the small-diameter control valve and the large-diameter control valve, so that the refrigerant from the external heat exchanger 5 does not leak to the evaporator 8, and the loss during full-heat operation is reduced. It can be definitely eliminated.

図５は第３の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。なお、この図５において、図４に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は適宜省略する。   FIG. 5 is a central longitudinal sectional view showing an expansion valve according to the third embodiment. In FIG. 5, the same or equivalent components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

この膨張弁３０は、低差圧感知閉止手段を、除湿暖房運転のときにエバポレータ８における適切な蒸発量を確保する機能を備えた温度式膨張弁に適用したものであって、ノーマルオープンの電磁弁２４を備えている。また、膨張弁３０の低差圧感知閉止手段として、冷媒出口のポートＴ２に差圧弁３１を備えている。   This expansion valve 30 is obtained by applying a low differential pressure sensing closing means to a temperature type expansion valve having a function of ensuring an appropriate amount of evaporation in the evaporator 8 during a dehumidifying heating operation. A valve 24 is provided. Further, a differential pressure valve 31 is provided at the refrigerant outlet port T2 as a low differential pressure sensing closing means for the expansion valve 30.

電磁弁２４は、調圧室２３とパイロット弁２２との間の通路を開閉する弁体がスプリングによって開弁方向に付勢されており、可動鉄芯が固定鉄芯から離れる方向にスプリングによって付勢されており、通電時に可動鉄芯が弁体を付勢して閉弁する構成を有している。この電磁弁２４は、また、冷房または除湿暖房運転時において冷媒入口のポートＴ１が高い入口圧力Ｐ１になっているときに通電により閉弁した場合、その後、非通電にしても、入口圧力Ｐ１と差圧弁３１の上流側の中間圧力Ｐ２’との差圧によって閉弁状態を維持することができる。この電磁弁２４の閉弁状態は、冷凍サイクルの二方向弁６を開弁して運転モードをフルヒート運転に切り換え、入口圧力Ｐ１と差圧弁３１の上流側の中間圧力Ｐ２’との差圧を電磁弁２４の弁体の開弁方向の付勢力よりも低下させることで解除され、開弁状態に戻される。   The solenoid valve 24 has a valve body that opens and closes a passage between the pressure regulating chamber 23 and the pilot valve 22 urged by a spring in a valve opening direction, and the movable iron core is attached by a spring in a direction away from the fixed iron core. The movable iron core urges the valve body to close the valve when energized. When the solenoid valve 24 is closed by energization when the refrigerant inlet port T1 is at high inlet pressure P1 during cooling or dehumidifying heating operation, the solenoid valve 24 is The valve closing state can be maintained by the differential pressure with the intermediate pressure P2 ′ on the upstream side of the differential pressure valve 31. When the electromagnetic valve 24 is closed, the two-way valve 6 of the refrigeration cycle is opened to switch the operation mode to full heat operation, and the differential pressure between the inlet pressure P1 and the intermediate pressure P2 ′ upstream of the differential pressure valve 31 is set. The electromagnetic valve 24 is released by lowering the urging force of the valve body in the valve opening direction and returned to the valve open state.

差圧弁３１は、ポートＴ２の側にエバポレータ８への配管が接続される大径シリンダと小口径制御弁および大口径制御弁の下流側に連通する小径シリンダとを同軸に穿設することにより形成される段差部を弁座としている。差圧弁３１は、下流側の大径シリンダに段差部に対して接離自在に配置された弁体３２と、大径シリンダ内で弁体３２を軸線方向に進退自在に支持する支持部３３と、弁体３２と支持部３３との間に配置されて弁体３２を閉弁方向に付勢する圧縮コイルスプリング３４とを有している。この圧縮コイルスプリング３４の荷重は、差圧弁３１の上流側の中間圧力Ｐ２’とポートＴ２の出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが、たとえば、０．０１ＭＰａとする設定差圧よりも低くなると弁体３２を付勢して閉弁する値に設定されている。   The differential pressure valve 31 is formed by coaxially drilling a large-diameter cylinder connected to the evaporator 8 on the port T2 side, a small-diameter control valve, and a small-diameter cylinder communicating with the downstream side of the large-diameter control valve. The stepped part is a valve seat. The differential pressure valve 31 includes a valve body 32 that is disposed on a downstream large-diameter cylinder so as to be movable toward and away from the stepped portion, and a support portion 33 that supports the valve body 32 in a large-diameter cylinder so as to be movable back and forth in the axial direction. And a compression coil spring 34 that is disposed between the valve body 32 and the support portion 33 and biases the valve body 32 in the valve closing direction. If the pressure difference ΔP between the intermediate pressure P2 ′ on the upstream side of the differential pressure valve 31 and the outlet pressure P2 of the port T2 is lower than a set differential pressure of 0.01 MPa, for example, the load of the compression coil spring 34 is the valve body. The value is set to close the valve by energizing 32.

以上の構成の膨張弁３０によれば、冷房運転を開始するとき、電磁弁２４が通電されて閉弁状態にされる。これにより、冷房運転開始前に閉弁状態にあった大口径制御弁の調圧室２３は、閉じた空間になる。ポートＴ１の入口圧力Ｐ１が徐々に高くなると、貫通孔を介して連通する調圧室２３の圧力も高くなり、ポートＴ１の入口圧力Ｐ１に等しい圧力になる。一方、冷房運転開始直後の差圧弁３１は、前後差圧が少なくて閉じており、中間圧力Ｐ２’もポートＴ２の出口圧力Ｐ２に等しくなっている。したがって、調圧室２３の圧力（＝Ｐ１）と中間圧力Ｐ２’の差圧により、大口径制御弁は、その閉弁状態を維持し、電磁弁２４も、その閉弁状態を維持する。ポートＴ１の入口圧力Ｐ１が高くなると、膨張弁２０は、小口径制御弁のみによる普通の温度式膨張弁として働く。このとき、差圧弁３１は、その上流側の中間圧力Ｐ２’がポートＴ２の出口圧力Ｐ２よりも十分に高くなるので全開し、小口径制御弁で断熱膨張された冷媒は、ポートＴ２からエバポレータ８に送り出されることになる。この小口径制御弁のみによる冷房運転の動作が安定すると、電磁弁２４は、非通電状態にされる。非通電状態になっても、差圧（Ｐ１−Ｐ２’）による電磁弁２４の閉弁状態は変わらないので、その後の冷房運転中は、電磁弁２４を通電しない分、第２の実施の形態に係る膨張弁２０よりも電磁弁２４の消費電力を低減することができる。   According to the expansion valve 30 having the above configuration, when the cooling operation is started, the electromagnetic valve 24 is energized to be closed. Thereby, the pressure regulating chamber 23 of the large-diameter control valve that has been in a closed state before the start of the cooling operation becomes a closed space. When the inlet pressure P1 at the port T1 gradually increases, the pressure in the pressure regulating chamber 23 that communicates with the through-hole also increases and becomes equal to the inlet pressure P1 at the port T1. On the other hand, the differential pressure valve 31 immediately after the start of the cooling operation is closed with a small front-rear differential pressure, and the intermediate pressure P2 'is also equal to the outlet pressure P2 of the port T2. Therefore, the large-diameter control valve maintains its closed state and the solenoid valve 24 also maintains its closed state due to the differential pressure between the pressure (= P1) in the pressure regulating chamber 23 and the intermediate pressure P2 '. When the inlet pressure P1 of the port T1 is increased, the expansion valve 20 functions as a normal temperature expansion valve that includes only a small-diameter control valve. At this time, the differential pressure valve 31 is fully opened because the upstream intermediate pressure P2 ′ is sufficiently higher than the outlet pressure P2 of the port T2, and the refrigerant adiabatically expanded by the small-diameter control valve passes through the evaporator 8 from the port T2. Will be sent to. When the cooling operation only by the small-diameter control valve is stabilized, the electromagnetic valve 24 is brought into a non-energized state. Since the closed state of the solenoid valve 24 due to the differential pressure (P1-P2 ′) does not change even when the non-energized state is entered, the second embodiment is as much as the solenoid valve 24 is not energized during the subsequent cooling operation. The power consumption of the solenoid valve 24 can be reduced as compared with the expansion valve 20 according to the above.

フルヒート運転のときは、冷凍サイクルの二方向弁６が開弁されて、膨張弁３０およびエバポレータ８が冷凍サイクルから外される。これにより、このフルヒート運転が車両用空調装置の起動直後の場合、冷凍サイクル内に差圧はないので、大口径制御弁は閉弁し、電磁弁２４は開弁し、差圧弁３１は閉弁している。一方、このフルヒート運転が冷房運転からの移行の場合、二方向弁６によって膨張弁３０が冷凍サイクルから外されることで、膨張弁３０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２との差圧ΔＰが小さくなる。このとき、差圧弁３１は、その前後差圧が圧縮コイルスプリング３４による設定差圧よりも低下すると閉弁する。これにより、外部熱交換器５からの冷媒がエバポレータ８の側に漏れることがなくなるので、この膨張弁３０は、フルヒート運転時の損失を確実になくすことができる。また、冷房運転時に閉弁されていた電磁弁２４は、その弁体の前後差圧が小さくなることで、開弁状態になる。   During the full heat operation, the two-way valve 6 of the refrigeration cycle is opened, and the expansion valve 30 and the evaporator 8 are removed from the refrigeration cycle. Thereby, when this full heat operation is immediately after the start of the vehicle air conditioner, there is no differential pressure in the refrigeration cycle, so the large-diameter control valve is closed, the solenoid valve 24 is opened, and the differential pressure valve 31 is closed. doing. On the other hand, when the full-heat operation is a transition from the cooling operation, the expansion valve 30 is removed from the refrigeration cycle by the two-way valve 6 so that the differential pressure ΔP between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 30 is small. Become. At this time, the differential pressure valve 31 is closed when the front-rear differential pressure is lower than the set differential pressure by the compression coil spring 34. Thereby, since the refrigerant from the external heat exchanger 5 does not leak to the evaporator 8 side, the expansion valve 30 can reliably eliminate the loss during the full heat operation. Further, the solenoid valve 24 that has been closed during the cooling operation is opened by reducing the differential pressure across the valve body.

除湿暖房運転は、フルヒート運転からの移行となる。このとき、電磁弁２４は、開弁されて調圧室２３とパイロット弁２２とを連通状態にし、大口径制御弁を制御状態にしている。冷凍サイクルの二方向弁６が閉弁されて、外部熱交換器５からの冷媒が膨張弁３０に導入されるようになると、主弁２１の弁体は、ポートＴ１に導入された冷媒の入口圧力Ｐ１によってリフトされ、大口径制御弁が開弁される。その結果、大口径制御弁の下流側の中間圧力Ｐ２’が高くなるので、差圧弁３１は全開となり、膨張弁３０は、大口径制御弁による過熱度制御状態になる。   The dehumidifying and heating operation is a transition from the full heat operation. At this time, the solenoid valve 24 is opened to bring the pressure regulating chamber 23 and the pilot valve 22 into communication, and the large-diameter control valve is in the control state. When the two-way valve 6 of the refrigeration cycle is closed and the refrigerant from the external heat exchanger 5 is introduced into the expansion valve 30, the valve body of the main valve 21 is the inlet of the refrigerant introduced into the port T1. The valve is lifted by the pressure P1, and the large-diameter control valve is opened. As a result, since the intermediate pressure P2 'on the downstream side of the large-diameter control valve becomes high, the differential pressure valve 31 is fully opened, and the expansion valve 30 is in a superheat degree control state by the large-diameter control valve.

この制御状態において、過熱度ＳＨが大きくなると、これを感知するパワーエレメント１９は、シャフト１８を駆動してパイロット弁２２を閉弁方向に駆動する。これにより、調圧室２３の圧力が上がるので、主弁２１は、その閉弁方向に動き、ポートＴ１の入口圧力Ｐ１（ｅ点）が上がり、外部熱交換器５において蒸発圧力が高くなることで冷媒の蒸発する量が減り、その代わり、エバポレータ８での蒸発量が増えることになる。エバポレータ８での蒸発量が増えることによって、過熱度ＳＨは小さくなる。逆に、過熱度ＳＨが小さくなると、結果的に、過熱度ＳＨが大きくなる方向に制御される。このようにして、膨張弁３０は、エバポレータ８から導出される冷媒の過熱度ＳＨが一定になるように制御し、エバポレータ８での適度な蒸発量を確保している。   In this control state, when the degree of superheat SH increases, the power element 19 that senses this drives the shaft 18 to drive the pilot valve 22 in the valve closing direction. As a result, the pressure in the pressure regulating chamber 23 increases, so that the main valve 21 moves in the valve closing direction, the inlet pressure P1 (point e) of the port T1 increases, and the evaporation pressure in the external heat exchanger 5 increases. As a result, the amount of evaporation of the refrigerant decreases, and instead, the amount of evaporation in the evaporator 8 increases. As the evaporation amount in the evaporator 8 increases, the superheat degree SH decreases. Conversely, when the superheat degree SH decreases, the superheat degree SH is consequently increased. In this way, the expansion valve 30 is controlled so that the superheat degree SH of the refrigerant derived from the evaporator 8 becomes constant, and an appropriate amount of evaporation in the evaporator 8 is ensured.

なお、この実施の形態では、差圧弁３１を小口径制御弁および大口径制御弁の下流側のポートＴ２に設置してあるが、ポートＴ１，Ｔ２間に差圧がないときに小口径制御弁と大口径制御弁との通路を同時に閉じていればよいので、上流側のポートＴ１に設置してもよい。   In this embodiment, the differential pressure valve 31 is installed in the port T2 on the downstream side of the small-diameter control valve and the large-diameter control valve. However, when there is no differential pressure between the ports T1 and T2, the small-diameter control valve And the large-diameter control valve need only be closed at the same time, and may be installed at the upstream port T1.

図６は第４の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図、図７は図６のシャフトの軸線に沿って直角方向に切断した中央縦断面図である。なお、この図６および図７において、図５に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は適宜省略する。   FIG. 6 is a central longitudinal sectional view showing an expansion valve according to the fourth embodiment, and FIG. 7 is a central longitudinal sectional view cut in a direction perpendicular to the axis of the shaft of FIG. 6 and 7, the same or equivalent components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

この膨張弁４０は、低差圧感知閉止手段を、除湿暖房運転のときにエバポレータ８における適切な蒸発量を確保する機能を備えた温度式膨張弁に適用したものであって、第２および第３の実施の形態に係る膨張弁２０，３０よりも省電力化している。また、この膨張弁４０の低差圧感知閉止手段としての差圧弁３１は、ポートＴ１の入口圧力Ｐ１とポートＴ２の出口圧力Ｐ２との差圧によって動くように構成している。   In this expansion valve 40, the low differential pressure sensing closing means is applied to a temperature type expansion valve having a function of ensuring an appropriate amount of evaporation in the evaporator 8 during the dehumidifying heating operation. Power saving is achieved compared with the expansion valves 20 and 30 according to the third embodiment. Further, the differential pressure valve 31 as a low differential pressure sensing closing means of the expansion valve 40 is configured to move by a differential pressure between the inlet pressure P1 of the port T1 and the outlet pressure P2 of the port T2.

膨張弁４０は、第３の実施の形態に係る膨張弁３０の電磁弁２４を廃止し、電磁弁２４にて電磁力以外にも差圧で動作していた弁体の機能を、図７に示したように、ノーマルオープンの差圧弁４１で実現している。この差圧弁４１は、調圧室２３とパイロット弁２２との間の通路を開閉する弁体がスプリングによって開弁方向に付勢された構成を有している。したがって、この差圧弁４１は、冷房運転のときのように、膨張弁４０の入口圧力Ｐ１と出口圧力Ｐ２とに大きな差圧があるとき閉弁して、大口径制御弁を閉弁状態にする。差圧弁４１は、また、除湿暖房のときのように、ポートＴ１に導入される冷媒の入口圧力Ｐ１がオリフィス４によって急減されたときには開弁して大口径制御弁をパイロット弁２２による制御状態にする。もちろん、膨張弁４０に差圧が発生しないフルヒート運転のときも、差圧弁４１は開弁するが、これで大口径制御弁が制御動作するわけではない。   The expansion valve 40 abolishes the electromagnetic valve 24 of the expansion valve 30 according to the third embodiment, and shows the function of the valve body that was operated by the differential pressure other than the electromagnetic force in the electromagnetic valve 24 in FIG. As shown, this is realized by a normally open differential pressure valve 41. The differential pressure valve 41 has a configuration in which a valve body that opens and closes a passage between the pressure regulating chamber 23 and the pilot valve 22 is urged in a valve opening direction by a spring. Therefore, the differential pressure valve 41 is closed when there is a large differential pressure between the inlet pressure P1 and the outlet pressure P2 of the expansion valve 40 as in the cooling operation, and the large-diameter control valve is closed. . The differential pressure valve 41 is also opened when the inlet pressure P1 of the refrigerant introduced into the port T1 is suddenly reduced by the orifice 4 as in the case of dehumidifying heating, and the large-diameter control valve is controlled by the pilot valve 22. To do. Of course, even during a full heat operation in which no differential pressure is generated in the expansion valve 40, the differential pressure valve 41 opens, but this does not mean that the large-diameter control valve performs a control operation.

差圧弁３１は、図６に示したように、ポートＴ２の大径シリンダと同軸の小径シリンダ内に配置されてポートＴ１の入口圧力Ｐ１を受圧するピストン４２を備えている。このピストン４２は、入口圧力Ｐ１の受圧面とは反対側にシャフト１８を挟んで配置された複数の連結棒を有し、入口圧力Ｐ１を弁体３２に伝達できるようにしている。このため、ピストン４２は、連結棒および弁体３２の支持体とともに一体に形成されているのがよい。   As shown in FIG. 6, the differential pressure valve 31 includes a piston 42 that is disposed in a small-diameter cylinder coaxial with the large-diameter cylinder of the port T2 and receives the inlet pressure P1 of the port T1. The piston 42 has a plurality of connecting rods arranged on the opposite side of the pressure receiving surface of the inlet pressure P1 with the shaft 18 interposed therebetween, so that the inlet pressure P1 can be transmitted to the valve body 32. For this reason, the piston 42 is preferably formed integrally with the connecting rod and the support body of the valve body 32.

ここで、車両用空調装置が運転停止しているとき、または、図１に示す二方向弁６が開弁して車両用空調装置がフルヒート運転（または、エバポレータ休止運転）のとき、冷凍サイクル内または以上の構成の膨張弁４０の中に大きな差圧はない。このため、大口径制御弁の主弁２１は、その調圧室内のスプリングにより付勢されて閉弁され、差圧弁４１においても、そのスプリングにより付勢されて開弁されている。   Here, when the vehicle air conditioner is stopped, or when the two-way valve 6 shown in FIG. 1 is opened and the vehicle air conditioner is in the full heat operation (or the evaporator pause operation), Or there is no big differential pressure in the expansion valve 40 of the above structure. For this reason, the main valve 21 of the large-diameter control valve is energized and closed by a spring in the pressure regulating chamber, and the differential pressure valve 41 is energized by the spring and opened.

車両用空調装置を冷房運転で起動する場合またはエバポレータ休止運転状態から冷房運転に切り換える場合について説明する。冷房運転は、図１のシステムにて制御弁３が開弁され、二方向弁６が閉弁され、コンプレッサ１が回転することによって開始される。冷房運転を開始しようとする場合、通常は、車室内の温度は高いので、パワーエレメント１９は、その高い温度を感知しているので、小口径制御弁を駆動して開弁し、大口径制御弁のパイロット弁２２は概ね閉じた閉弁状態にある。   A case will be described in which the vehicle air conditioner is started in the cooling operation or the evaporator is switched from the evaporator resting operation state to the cooling operation. The cooling operation is started when the control valve 3 is opened, the two-way valve 6 is closed, and the compressor 1 is rotated in the system shown in FIG. When starting the cooling operation, since the temperature in the passenger compartment is usually high, the power element 19 senses the high temperature. Therefore, the small aperture control valve is driven to open the large aperture control. The pilot valve 22 of the valve is in a substantially closed state.

コンプレッサ１が回転を開始すると、膨張弁４０のポートＴ１の入口圧力Ｐ１が高くなり、ポートＴ２の出口圧力Ｐ２が低くなるので、その差圧を低差圧感知閉止手段としての差圧弁３１が感知して開弁される。このとき、パイロット弁２２も概ね閉じているので、大口径制御弁は閉じた状態のままとなり、膨張弁４０は、小口径制御弁とパワーエレメント１９とによる通常の温度式膨張弁として動作する。なお、パイロット弁２２が閉じていない場合でも、差圧弁４１は、その前後の差圧により閉弁するので、同じく大口径制御弁の主弁２１は、その閉弁状態を維持することになる。パイロット弁２２が閉じている場合でも、小口径制御弁およびパワーエレメント１９が通常の温度式膨張弁として働いているので、やがて小口径制御弁が流量制御を開始すると、それに連動してパイロット弁２２が開き、差圧弁４１が閉弁することになる。   When the compressor 1 starts rotating, the inlet pressure P1 at the port T1 of the expansion valve 40 increases and the outlet pressure P2 at the port T2 decreases, so that the differential pressure valve 31 as a low differential pressure sensing closing means senses the differential pressure. Then the valve is opened. At this time, since the pilot valve 22 is also generally closed, the large-diameter control valve remains closed, and the expansion valve 40 operates as a normal temperature-type expansion valve composed of the small-diameter control valve and the power element 19. Even when the pilot valve 22 is not closed, the differential pressure valve 41 is closed by the differential pressure before and after it, so that the main valve 21 of the large-diameter control valve similarly maintains its closed state. Even when the pilot valve 22 is closed, the small-diameter control valve and the power element 19 work as a normal temperature type expansion valve. Therefore, when the small-diameter control valve eventually starts the flow control, the pilot valve 22 is interlocked therewith. Will open and the differential pressure valve 41 will close.

次に、制御弁３を閉弁して、冷房運転から除湿暖房運転に運転モードの切り換えをしたときには、主弁２１が開弁して大口径制御弁による過熱度制御が行われる。すなわち、除湿暖房運転では、オリフィス４が膨張装置として機能し、外部熱交換器５がエバポレータとして機能する。このとき、オリフィス４が高圧の冷媒を減圧するので、膨張弁４０では、そのポートＴ１に導入される冷媒の入口圧力Ｐ１が急激に低下する。これにより、差圧弁４１の前後差圧が小さくなることによって、まず、差圧弁４１が開弁し、調圧室２３の冷媒を差圧弁４１およびパイロット弁２２を介して小口径弁の下流側空間に流す。したがって、主弁２１が入口圧力Ｐ１によりリフトされることで、大口径制御弁が開弁され、ポートＴ１に導入された冷媒は、主弁２１および差圧弁３１を介してポートＴ２に流れることになる。それ以降、膨張弁４０は、パワーエレメント１９が検出するエバポレータ８の出口の冷媒の過熱度ＳＨに応じて大口径制御弁の絞り制御が行われる。   Next, when the control valve 3 is closed and the operation mode is switched from the cooling operation to the dehumidifying heating operation, the main valve 21 is opened and the superheat control is performed by the large-diameter control valve. That is, in the dehumidifying heating operation, the orifice 4 functions as an expansion device, and the external heat exchanger 5 functions as an evaporator. At this time, since the orifice 4 depressurizes the high-pressure refrigerant, in the expansion valve 40, the inlet pressure P1 of the refrigerant introduced into the port T1 rapidly decreases. As a result, when the differential pressure across the differential pressure valve 41 becomes smaller, the differential pressure valve 41 is first opened, and the refrigerant in the pressure regulating chamber 23 passes through the differential pressure valve 41 and the pilot valve 22 to the downstream side space of the small-diameter valve. Shed. Therefore, when the main valve 21 is lifted by the inlet pressure P1, the large-diameter control valve is opened, and the refrigerant introduced into the port T1 flows to the port T2 via the main valve 21 and the differential pressure valve 31. Become. Thereafter, the expansion valve 40 performs throttle control of the large-diameter control valve according to the degree of superheat SH of the refrigerant at the outlet of the evaporator 8 detected by the power element 19.

なお、この膨張弁４０は、冷房運転から除湿暖房運転への運転モードの切換を行うことはできるが、差圧弁４１を閉弁させるアクチュエータを備えていないので、その逆の運転モードの切り換えを行うことができない。しかし、この除湿暖房運転から冷房運転への運転モードの切り換えのときに、一度、運転モードをフルヒート運転へ切り換えることによって可能になる。すなわち、除湿を行わないフルヒート運転は、二方向弁６を開弁し、エバポレータ休止運転状態にする。これにより、主弁２１の前後差圧がなくなって主弁２１が閉弁する。この状態で、制御弁３を開弁して冷房運転を開始すると、ポートＴ１に導入される高圧の入口圧力Ｐ１によって、低差圧感知閉止手段としての差圧弁３１が開弁し、このとき、差圧弁４１は閉弁することになる。このように、除湿暖房運転から冷房運転へ運転モードの切り換えは、一度、運転モードを暖房運転に切り換えることによって可能になる。   The expansion valve 40 can switch the operation mode from the cooling operation to the dehumidifying and heating operation, but does not include an actuator that closes the differential pressure valve 41. I can't. However, when the operation mode is switched from the dehumidifying and heating operation to the cooling operation, the operation mode is once switched to the full heat operation. That is, in the full heat operation without dehumidification, the two-way valve 6 is opened and the evaporator is brought into an operation stop state. As a result, the differential pressure across the main valve 21 disappears and the main valve 21 is closed. In this state, when the control valve 3 is opened and the cooling operation is started, the high pressure inlet pressure P1 introduced into the port T1 opens the differential pressure valve 31 as the low differential pressure sensing closing means. The differential pressure valve 41 is closed. As described above, the operation mode can be switched from the dehumidifying heating operation to the cooling operation by once switching the operation mode to the heating operation.

１ コンプレッサ
２ 内部コンデンサ
３ 制御弁
４ オリフィス
５ 外部熱交換器
６ 二方向弁
７ 膨張弁
８ エバポレータ
９ アキュムレータ
１０ 膨張弁
１１ ボディ
１２ 可動弁座
１３ Ｏリング
１４ 圧縮コイルスプリング
１５ 弁体
１６ 圧縮コイルスプリング
１７ アジャストねじ
１８ シャフト
１９ パワーエレメント
２０ 膨張弁
２１ 主弁
２２ パイロット弁
２３ 調圧室
２４ 電磁弁
３０ 膨張弁
３１ 差圧弁
３２ 弁体
３３ 支持部
３４ 圧縮コイルスプリング
４０ 膨張弁
４１ 差圧弁
４２ ピストン
Ｐ１ 入口圧力
Ｐ２ 出口圧力
Ｐ２’ 中間圧力 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Internal capacitor 3 Control valve 4 Orifice 5 External heat exchanger 6 Two-way valve 7 Expansion valve 8 Evaporator 9 Accumulator 10 Expansion valve 11 Body 12 Movable valve seat 13 O-ring 14 Compression coil spring 15 Valve body 16 Compression coil spring 17 Adjustment screw 18 Shaft 19 Power element 20 Expansion valve 21 Main valve 22 Pilot valve 23 Pressure regulating chamber 24 Solenoid valve 30 Expansion valve 31 Differential pressure valve 32 Valve element 33 Support part 34 Compression coil spring 40 Expansion valve 41 Differential pressure valve 42 Piston P1 Inlet pressure P2 outlet pressure P2 'Intermediate pressure

Claims (7)

エバポレータ出口の冷媒の過熱度を検出して前記エバポレータに供給する冷媒の流量を制御する膨張弁において、
膨張すべき冷媒が導入される第１ポートの入口圧力と膨張された冷媒が導出される第２ポートの出口圧力との差圧が設定差圧よりも低下したときに前記第１ポートと前記第２ポートとの間の通路を閉じる低差圧感知閉止手段を備えていることを特徴とする膨張弁。 In the expansion valve that detects the degree of superheat of the refrigerant at the evaporator outlet and controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator,
When the differential pressure between the inlet pressure of the first port to which the refrigerant to be expanded is introduced and the outlet pressure of the second port from which the expanded refrigerant is derived is lower than a set differential pressure, the first port and the first port An expansion valve comprising low differential pressure sensing closing means for closing a passage between two ports. 前記低差圧感知閉止手段は、前記過熱度に応じて開閉する開閉弁の弁座を構成するとともに前記開閉弁の開閉方向に移動自在に配置されて前記入口圧力と前記出口圧力との前記差圧が前記設定差圧以上のときは前記差圧によって可動範囲の開弁方向先端位置に静止される可動弁座と、前記差圧が前記設定差圧よりも低下したときに前記可動弁座を閉弁方向に移動させて前記開閉弁の弁体に圧接させることで前記開閉弁を閉弁させる付勢部材とを有することを特徴とする請求項１記載の膨張弁。   The low differential pressure sensing closing means constitutes a valve seat of an on-off valve that opens and closes according to the degree of superheat, and is arranged to be movable in the opening and closing direction of the on-off valve, and the difference between the inlet pressure and the outlet pressure. A movable valve seat that is stationary at the tip position in the valve opening direction of the movable range when the pressure is greater than or equal to the set differential pressure, and the movable valve seat when the differential pressure is lower than the set differential pressure. The expansion valve according to claim 1, further comprising: an urging member that closes the on-off valve by moving in a valve closing direction and press-contacting the valve body of the on-off valve. 前記開閉弁と並列に設置され、前記過熱度が大きくなるに従って前記開閉弁よりも大口径の弁孔を絞る方向に制御する大口径制御弁を備え、
前記大口径制御弁は、前記過熱度による前記開閉弁の制御に連動してパイロット弁が動作することにより主弁を開閉させるパイロット作動弁であり、前記主弁の調圧室と前記パイロット弁との間に配置されて、前記大口径制御弁を制御状態にするかどうかの切り換えをノーマルクローズの電磁弁で行うことを特徴とする請求項２記載の膨張弁。 A large-diameter control valve that is installed in parallel with the on-off valve, and controls the valve hole with a larger diameter than the on-off valve as the degree of superheat increases;
The large-diameter control valve is a pilot-operated valve that opens and closes a main valve by operating a pilot valve in conjunction with the control of the on-off valve by the degree of superheat, the pressure regulating chamber of the main valve, the pilot valve, The expansion valve according to claim 2, wherein the expansion valve is disposed between the first and second switching valves to switch whether or not the large-diameter control valve is to be controlled. 前記低差圧感知閉止手段は、前記過熱度に応じて開閉する開閉弁の上流側または下流側の冷媒通路に設置された差圧弁であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。   2. The expansion valve according to claim 1, wherein the low differential pressure sensing closing means is a differential pressure valve installed in a refrigerant passage upstream or downstream of an on-off valve that opens and closes according to the degree of superheat. 前記開閉弁と並列に設置され、前記過熱度が大きくなるに従って前記開閉弁よりも大口径の弁孔を絞る方向に制御する大口径制御弁を備え、
前記大口径制御弁は、前記過熱度による前記開閉弁の制御に連動してパイロット弁が動作することにより主弁を開閉させるパイロット作動弁であり、前記主弁の調圧室と前記パイロット弁との間に配置されて、前記大口径制御弁を制御状態にするかどうかの切り換えをノーマルオープンの電磁弁で行うことを特徴とする請求項４記載の膨張弁。 A large-diameter control valve that is installed in parallel with the on-off valve, and controls the valve hole with a larger diameter than the on-off valve as the degree of superheat increases;
The large-diameter control valve is a pilot-operated valve that opens and closes a main valve by operating a pilot valve in conjunction with the control of the on-off valve by the degree of superheat, the pressure regulating chamber of the main valve, the pilot valve, The expansion valve according to claim 4, wherein the expansion valve is disposed between the first and second valves and is switched by a normally open solenoid valve to switch whether or not the large-diameter control valve is in a control state. 前記低差圧感知閉止手段は、前記過熱度に応じて開閉する開閉弁の下流側の冷媒通路に設置された差圧弁と、前記差圧弁と同軸に配置されて前記差圧弁とは反対側に前記第１ポートの前記入口圧力を受圧するピストンとを備え、前記ピストンが受圧する前記入口圧力と前記差圧弁が受圧する前記出口圧力との差圧が前記設定差圧よりも低下したとき前記冷媒通路を閉じるようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。   The low differential pressure sensing closing means includes a differential pressure valve installed in a refrigerant passage on the downstream side of the on-off valve that opens and closes according to the degree of superheat, and is disposed coaxially with the differential pressure valve on the opposite side of the differential pressure valve. A piston that receives the inlet pressure of the first port, and the refrigerant when a differential pressure between the inlet pressure received by the piston and the outlet pressure received by the differential pressure valve is lower than the set differential pressure 2. The expansion valve according to claim 1, wherein the passage is closed. 前記開閉弁と並列に設置され、前記過熱度が大きくなるに従って前記開閉弁よりも大口径の弁孔を絞る方向に制御する大口径制御弁を備え、
前記大口径制御弁は、前記過熱度による前記開閉弁の制御に連動してパイロット弁が動作することにより主弁を開閉させるパイロット作動弁であり、前記主弁の調圧室と前記パイロット弁との間に配置されて、前記大口径制御弁を制御状態にするかどうかの切り換えをノーマルオープンの差圧弁で行うことを特徴とする請求項６記載の膨張弁。 A large-diameter control valve that is installed in parallel with the on-off valve, and controls the valve hole with a larger diameter than the on-off valve as the degree of superheat increases;
The large-diameter control valve is a pilot-operated valve that opens and closes a main valve by operating a pilot valve in conjunction with the control of the on-off valve by the degree of superheat, the pressure regulating chamber of the main valve, the pilot valve, The expansion valve according to claim 6, wherein the expansion valve is arranged between the two and is configured to switch whether or not the large-diameter control valve is in a control state by a normally open differential pressure valve.
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