JP2001336862A - 膨張弁 - Google Patents
膨張弁Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/068—Expansion valves combined with a sensor
- F25B2341/0683—Expansion 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)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低負荷時にて可変容量コンプレッサの外部制
御弁とのハンチングを回避し、オイル戻りを確保し、高
負荷時の冷力を確保した膨張弁を提供することを目的と
する。 【解決手段】 オリフィス径ｄを有する弁のオリフィス
面積Ａｄとパワーエレメントのダイヤフラム径Ｄｄを有
するダイヤフラム１３のダイヤフラム受圧面積ＡＤｄと
の面積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．０７４の範囲
内に設定し、入口側圧力の変化に対するセット値の変化
割合を大きくする。これにより、低負荷時にセット値が
高く弁開状態になるため外部制御弁とのハンチングが回
避され、オイル戻りが確保される。コンプレッサがフル
回転している高負荷時には入口側圧力を大きな変化割合
で制御することにより、冷力が確保される。また、ディ
スク１４のシャフト当接面を傾斜させ、シャフト１５に
横荷重を与えてウォーターハンマ現象による異常振動を
抑制する。
御弁とのハンチングを回避し、オイル戻りを確保し、高
負荷時の冷力を確保した膨張弁を提供することを目的と
する。 【解決手段】 オリフィス径ｄを有する弁のオリフィス
面積Ａｄとパワーエレメントのダイヤフラム径Ｄｄを有
するダイヤフラム１３のダイヤフラム受圧面積ＡＤｄと
の面積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．０７４の範囲
内に設定し、入口側圧力の変化に対するセット値の変化
割合を大きくする。これにより、低負荷時にセット値が
高く弁開状態になるため外部制御弁とのハンチングが回
避され、オイル戻りが確保される。コンプレッサがフル
回転している高負荷時には入口側圧力を大きな変化割合
で制御することにより、冷力が確保される。また、ディ
スク１４のシャフト当接面を傾斜させ、シャフト１５に
横荷重を与えてウォーターハンマ現象による異常振動を
抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は膨張弁に関し、特に
車両用空調装置にて高温・高圧の冷媒を膨張して低温・
低圧の冷媒にするとともにエバポレータ出口の冷媒が所
定の過熱度を有するよう冷媒流量を制御するものであっ
て、外部制御弁を有する可変容量コンプレッサを用いた
冷凍サイクルで使用される温度式の膨張弁に関する。
車両用空調装置にて高温・高圧の冷媒を膨張して低温・
低圧の冷媒にするとともにエバポレータ出口の冷媒が所
定の過熱度を有するよう冷媒流量を制御するものであっ
て、外部制御弁を有する可変容量コンプレッサを用いた
冷凍サイクルで使用される温度式の膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用空調装置では、コンプレッサが冷
媒ガスを圧縮して高温・高圧にし、これをコンデンサで
冷却して凝縮液化し、これをレシーバ／ドライヤで気液
分離した後、高温・高圧の液冷媒を膨張弁で減圧・膨張
させることにより低温・低圧の冷媒にし、これをエバポ
レータで蒸発させてコンプレッサへ戻している。
媒ガスを圧縮して高温・高圧にし、これをコンデンサで
冷却して凝縮液化し、これをレシーバ／ドライヤで気液
分離した後、高温・高圧の液冷媒を膨張弁で減圧・膨張
させることにより低温・低圧の冷媒にし、これをエバポ
レータで蒸発させてコンプレッサへ戻している。
【０００３】このコンプレッサは、冷凍サイクルの冷凍
能力を負荷に応じて制御する方法として、多くは可変容
量コンプレッサを用いている。可変容量コンプレッサ
は、回転軸に傾斜可変可能に取り付けられた斜板がその
傾斜角度に応じてピストンストロークを可変にすること
で、圧縮する冷媒の容量を変えるようにしている。斜板
の傾斜角度はコンプレッサの吸入圧力を利用してコンプ
レッサ本体の弁で制御する機械制御方式とコンプレッサ
内に設けた制御弁を電気信号により外部から制御する電
気制御方式とが知られている。
能力を負荷に応じて制御する方法として、多くは可変容
量コンプレッサを用いている。可変容量コンプレッサ
は、回転軸に傾斜可変可能に取り付けられた斜板がその
傾斜角度に応じてピストンストロークを可変にすること
で、圧縮する冷媒の容量を変えるようにしている。斜板
の傾斜角度はコンプレッサの吸入圧力を利用してコンプ
レッサ本体の弁で制御する機械制御方式とコンプレッサ
内に設けた制御弁を電気信号により外部から制御する電
気制御方式とが知られている。
【０００４】膨張弁は、レシーバ／ドライヤからの高温
・高圧の液冷媒をオリフィスを構成する弁を通すことに
より低温・低圧の冷媒にしてエバポレータに供給すると
ともに、エバポレータ出口の冷媒の圧力・温度を感知し
て弁を通る冷媒の流量を制御し、冷房負荷の変動および
コンプレッサの回転数の変動に応じて冷媒量を制御して
いる。
・高圧の液冷媒をオリフィスを構成する弁を通すことに
より低温・低圧の冷媒にしてエバポレータに供給すると
ともに、エバポレータ出口の冷媒の圧力・温度を感知し
て弁を通る冷媒の流量を制御し、冷房負荷の変動および
コンプレッサの回転数の変動に応じて冷媒量を制御して
いる。
【０００５】そのエバポレータ出口の圧力・温度を感知
して弁開度を制御するのにダイヤフラムが用いられてい
る。ダイヤフラム室には、冷媒と異なるガスを封入し、
温度に対する圧力の変化曲線において、冷媒ガスの飽和
曲線と膨張弁の持つ特性曲線とが交差するような特性、
いわゆるクロス封入方式にしている。これにより、その
交差している点よりも低い温度では、冷媒ガスの飽和曲
線よりもダイヤフラム内の圧力が高くなるため、膨張弁
は温度に関係なく弁が開いた状態になって、可変容量コ
ンプレッサへの液戻りを可能にしている。この結果、可
変容量コンプレッサが低負荷で圧縮する冷媒ガスの容量
が少ないときでも、冷媒と一緒に流れている可変容量コ
ンプレッサのオイルも流れるようになり、低負荷運転時
の可変容量コンプレッサの焼き付きを防止するようにし
ている。
して弁開度を制御するのにダイヤフラムが用いられてい
る。ダイヤフラム室には、冷媒と異なるガスを封入し、
温度に対する圧力の変化曲線において、冷媒ガスの飽和
曲線と膨張弁の持つ特性曲線とが交差するような特性、
いわゆるクロス封入方式にしている。これにより、その
交差している点よりも低い温度では、冷媒ガスの飽和曲
線よりもダイヤフラム内の圧力が高くなるため、膨張弁
は温度に関係なく弁が開いた状態になって、可変容量コ
ンプレッサへの液戻りを可能にしている。この結果、可
変容量コンプレッサが低負荷で圧縮する冷媒ガスの容量
が少ないときでも、冷媒と一緒に流れている可変容量コ
ンプレッサのオイルも流れるようになり、低負荷運転時
の可変容量コンプレッサの焼き付きを防止するようにし
ている。
【０００６】また、可変容量コンプレッサおよび膨張弁
を用いた冷凍サイクルでは、可変容量コンプレッサおよ
び膨張弁のそれぞれに制御系が存在するため、それぞれ
のセット値近傍での流量制御でハンチング現象を起こす
可能性があるが、低負荷時では、膨張弁は実質的な制御
はしないため、ハンチング現象が発生しない。
を用いた冷凍サイクルでは、可変容量コンプレッサおよ
び膨張弁のそれぞれに制御系が存在するため、それぞれ
のセット値近傍での流量制御でハンチング現象を起こす
可能性があるが、低負荷時では、膨張弁は実質的な制御
はしないため、ハンチング現象が発生しない。
【０００７】このように、可変容量コンプレッサ用の膨
張弁は、低負荷時における可変容量コンプレッサの制御
弁とのハンチング防止およびオイル戻りによる可変容量
コンプレッサの保護を、クロス封入方式としてセット値
を可変容量コンプレッサ側のセット値よりも多少高く設
定することで対応しており、これは機械制御式の制御弁
を使用した可変容量コンプレッサの場合には有効であ
る。
張弁は、低負荷時における可変容量コンプレッサの制御
弁とのハンチング防止およびオイル戻りによる可変容量
コンプレッサの保護を、クロス封入方式としてセット値
を可変容量コンプレッサ側のセット値よりも多少高く設
定することで対応しており、これは機械制御式の制御弁
を使用した可変容量コンプレッサの場合には有効であ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気制
御弁を使った可変容量コンプレッサでは、電気制御弁の
制御範囲が広く、セット値を大幅に変えることができる
ため、そのセット値が低負荷時で膨張弁のセット値を追
い越してしまい、可変容量コンプレッサ側と膨張弁側と
の両方で制御する領域が出てきてしまうために、低負荷
時におけるハンチング防止およびオイル戻りによる可変
容量コンプレッサの保護と高負荷時における冷力確保と
を両立することが難しくなるという問題点があった。
御弁を使った可変容量コンプレッサでは、電気制御弁の
制御範囲が広く、セット値を大幅に変えることができる
ため、そのセット値が低負荷時で膨張弁のセット値を追
い越してしまい、可変容量コンプレッサ側と膨張弁側と
の両方で制御する領域が出てきてしまうために、低負荷
時におけるハンチング防止およびオイル戻りによる可変
容量コンプレッサの保護と高負荷時における冷力確保と
を両立することが難しくなるという問題点があった。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、低負荷時にて可変容量コンプレッサの制御弁
とのハンチングを起こさず、可変容量コンプレッサへの
オイル戻りを確保するとともに、高負荷時の冷力を確保
することができる、電気制御弁を使用した可変容量コン
プレッサ用の膨張弁を提供することを目的とする。
のであり、低負荷時にて可変容量コンプレッサの制御弁
とのハンチングを起こさず、可変容量コンプレッサへの
オイル戻りを確保するとともに、高負荷時の冷力を確保
することができる、電気制御弁を使用した可変容量コン
プレッサ用の膨張弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
とを備えた温度式の膨張弁において、前記弁のオリフィ
ス面積Ａｄと前記ダイヤフラムの受圧面積ＡＤｄとの面
積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．０７４の範囲内に
設定し、かつ、前記ダイヤフラムの動きを前記弁に伝え
る伝達部材に横荷重を付与する横荷重付与手段を備えて
いることを特徴とする膨張弁が提供される。
決するために、可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
とを備えた温度式の膨張弁において、前記弁のオリフィ
ス面積Ａｄと前記ダイヤフラムの受圧面積ＡＤｄとの面
積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．０７４の範囲内に
設定し、かつ、前記ダイヤフラムの動きを前記弁に伝え
る伝達部材に横荷重を付与する横荷重付与手段を備えて
いることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１１】このような膨張弁によれば、ダイヤフラム
受圧面積ＡＤｄに対してオリフィス面積Ａｄを従来より
大きくして入口圧力の変化に対するセット値の変化割合
の大きな特性を有するようにした。これにより、膨張弁
の圧力曲線の傾きが大きくなり、冷凍サイクルの低負荷
時にセット値が可変容量コンプレッサ側の外部制御弁の
制御範囲より高くなるため、その外部制御弁とのハンチ
ング発生が防止され、弁は開いたままであるためオイル
戻りを確保することができる。一方、コンプレッサがフ
ル回転している高負荷時には入口側が高圧になるに従っ
て出口側圧力をより低圧になるよう制御することによ
り、冷力を確保することができる。また、ダイヤフラム
の動きを弁に伝える伝達部材に横荷重を付与して伝達方
向の振動を制振する横荷重付与手段を備えるようにし
た。これにより、高圧依存を大きくして制御範囲の広い
外部制御弁を使用した可変容量コンプレッサに対応させ
るようにしたことで発生し易くなる高圧ラインでのウォ
ーターハンマ現象による異常振動を横荷重付与手段によ
って抑制することが可能になる。
受圧面積ＡＤｄに対してオリフィス面積Ａｄを従来より
大きくして入口圧力の変化に対するセット値の変化割合
の大きな特性を有するようにした。これにより、膨張弁
の圧力曲線の傾きが大きくなり、冷凍サイクルの低負荷
時にセット値が可変容量コンプレッサ側の外部制御弁の
制御範囲より高くなるため、その外部制御弁とのハンチ
ング発生が防止され、弁は開いたままであるためオイル
戻りを確保することができる。一方、コンプレッサがフ
ル回転している高負荷時には入口側が高圧になるに従っ
て出口側圧力をより低圧になるよう制御することによ
り、冷力を確保することができる。また、ダイヤフラム
の動きを弁に伝える伝達部材に横荷重を付与して伝達方
向の振動を制振する横荷重付与手段を備えるようにし
た。これにより、高圧依存を大きくして制御範囲の広い
外部制御弁を使用した可変容量コンプレッサに対応させ
るようにしたことで発生し易くなる高圧ラインでのウォ
ーターハンマ現象による異常振動を横荷重付与手段によ
って抑制することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態に係る膨張弁を示す断面図である。
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態に係る膨張弁を示す断面図である。
【００１３】膨張弁１は、ボディ２の側部に４つの冷媒
管路接続穴３，４，５，６が設けられている。冷媒管路
接続穴３は、レシーバ／ドライヤから高温・高圧の冷媒
が供給される冷媒配管を接続するための開口部であり、
冷媒管路接続穴４は、この膨張弁１にて断熱膨張された
低温・低圧の冷媒をエバポレータへ供給する冷媒配管を
接続するための開口部であり、冷媒管路接続穴５は、エ
バポレータ出口からの冷媒配管を接続するための開口部
であり、冷媒管路接続穴６は、コンプレッサへ至る冷媒
配管を接続するための開口部である。
管路接続穴３，４，５，６が設けられている。冷媒管路
接続穴３は、レシーバ／ドライヤから高温・高圧の冷媒
が供給される冷媒配管を接続するための開口部であり、
冷媒管路接続穴４は、この膨張弁１にて断熱膨張された
低温・低圧の冷媒をエバポレータへ供給する冷媒配管を
接続するための開口部であり、冷媒管路接続穴５は、エ
バポレータ出口からの冷媒配管を接続するための開口部
であり、冷媒管路接続穴６は、コンプレッサへ至る冷媒
配管を接続するための開口部である。
【００１４】冷媒管路接続穴３と冷媒管路接続穴４との
間の流体通路には、オリフィス径ｄを有する弁座７がボ
ディ２と一体に形成されており、その弁座７の上流側
に、ボール状の弁体８が配置されている。冷媒管路接続
穴３と連通する流体通路には、弁体８を弁座７に着座さ
せるよう付勢するばね９が配置されている。このばね９
は、ボディ２の下端面に螺着されたアジャストねじ１０
によって受けられており、このアジャストねじ１０でば
ね９の荷重を変えることにより、この膨張弁１のセット
値の調整が行われる。
間の流体通路には、オリフィス径ｄを有する弁座７がボ
ディ２と一体に形成されており、その弁座７の上流側
に、ボール状の弁体８が配置されている。冷媒管路接続
穴３と連通する流体通路には、弁体８を弁座７に着座さ
せるよう付勢するばね９が配置されている。このばね９
は、ボディ２の下端面に螺着されたアジャストねじ１０
によって受けられており、このアジャストねじ１０でば
ね９の荷重を変えることにより、この膨張弁１のセット
値の調整が行われる。
【００１５】ボディ２の上端部には、パワーエレメント
が設けられている。このパワーエレメントは、アッパー
ハウジング１１と、ロアハウジング１２と、これらによ
って囲まれた空間を仕切るダイヤフラム１３と、このダ
イヤフラム１３の下面に配置されたディスク１４とによ
って構成されている。なお、ダイヤフラム１３の受圧部
分の径は、Ｄｄであるとする。ディスク１４の下方に
は、ダイヤフラム１３の変位を弁体８へ伝達するシャフ
ト１５が配置されている。このシャフト１５の上部は、
冷媒管路接続穴５，６に連通する流体通路を横切って配
置された保持部材１６により保持されている。なお、ダ
イヤフラム１３によって仕切られたパワーエレメントの
下側の部屋は、冷媒管路接続穴５，６に連通する流体通
路と均圧になるよう連通していている。
が設けられている。このパワーエレメントは、アッパー
ハウジング１１と、ロアハウジング１２と、これらによ
って囲まれた空間を仕切るダイヤフラム１３と、このダ
イヤフラム１３の下面に配置されたディスク１４とによ
って構成されている。なお、ダイヤフラム１３の受圧部
分の径は、Ｄｄであるとする。ディスク１４の下方に
は、ダイヤフラム１３の変位を弁体８へ伝達するシャフ
ト１５が配置されている。このシャフト１５の上部は、
冷媒管路接続穴５，６に連通する流体通路を横切って配
置された保持部材１６により保持されている。なお、ダ
イヤフラム１３によって仕切られたパワーエレメントの
下側の部屋は、冷媒管路接続穴５，６に連通する流体通
路と均圧になるよう連通していている。
【００１６】シャフト１５の上端部は、ディスク１４の
下面に当接されているが、その当接面はシャフト１５の
軸線に直角に交わる平面に対して傾斜されている。これ
により、ダイヤフラム１３の軸線方向の動きは、シャフ
ト１５に軸線方向の荷重を与えるとともに横方向の荷重
をも与えるようにしている。
下面に当接されているが、その当接面はシャフト１５の
軸線に直角に交わる平面に対して傾斜されている。これ
により、ダイヤフラム１３の軸線方向の動きは、シャフ
ト１５に軸線方向の荷重を与えるとともに横方向の荷重
をも与えるようにしている。
【００１７】このように構成された膨張弁１は、冷媒管
路接続穴３における入口側圧力Ｐｏが、たとえば１０．
５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇのときに、出口側圧力Ｐｅが、たと
えば２Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇとなるようアジャストねじ１０
を調整してセット値を決めている。
路接続穴３における入口側圧力Ｐｏが、たとえば１０．
５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇのときに、出口側圧力Ｐｅが、たと
えば２Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇとなるようアジャストねじ１０
を調整してセット値を決めている。
【００１８】この膨張弁１の作用としては、エバポレー
タから冷媒管路接続穴５に戻ってきた冷媒の圧力および
温度をパワーエレメントが感知し、冷媒の温度が高けれ
ば、その中の封入ガスが膨張して、弁が開く方向へ弁体
８を押し、逆に温度が低ければ、弁が閉まる方向へ弁体
８を移動させる。また、冷媒の圧力が低くなると、弁が
開く方向へ弁体８を押し、逆に、高くなると、弁が閉ま
る方向へ弁体８を移動させるよう制御する。このとき、
ディスク１４とシャフト１５との当接面が傾斜している
ことにより、ダイヤフラム１３の動きをシャフト１５に
伝えるとき、シャフト１５に横荷重の分力が働き、シャ
フト１５の長手方向の振動を抑制するよう作用してい
る。
タから冷媒管路接続穴５に戻ってきた冷媒の圧力および
温度をパワーエレメントが感知し、冷媒の温度が高けれ
ば、その中の封入ガスが膨張して、弁が開く方向へ弁体
８を押し、逆に温度が低ければ、弁が閉まる方向へ弁体
８を移動させる。また、冷媒の圧力が低くなると、弁が
開く方向へ弁体８を押し、逆に、高くなると、弁が閉ま
る方向へ弁体８を移動させるよう制御する。このとき、
ディスク１４とシャフト１５との当接面が傾斜している
ことにより、ダイヤフラム１３の動きをシャフト１５に
伝えるとき、シャフト１５に横荷重の分力が働き、シャ
フト１５の長手方向の振動を抑制するよう作用してい
る。
【００１９】ここで、膨張弁１は、弁のオリフィス面積
をＡｄ（＝（ｄ／２）2π）、パワーエレメントのダイ
ヤフラム受圧面積をＡＤｄ（＝（Ｄｄ／２）2π）とす
るとき、その面積比Ａｄ／ＡＤｄが、０．０１９〜０．
０７４の範囲内にあるように設定している。
をＡｄ（＝（ｄ／２）2π）、パワーエレメントのダイ
ヤフラム受圧面積をＡＤｄ（＝（Ｄｄ／２）2π）とす
るとき、その面積比Ａｄ／ＡＤｄが、０．０１９〜０．
０７４の範囲内にあるように設定している。
【００２０】図２は膨張弁の入口側圧力に対する出口側
圧力の変化を示す図である。上記構成の膨張弁１の圧力
特性を示す図２において、横軸は冷媒管路接続穴３にお
ける入口側圧力Ｐｏ、縦軸は冷媒管路接続穴４における
出口側圧力Ｐｅを示している。この図２において、比較
のために、従来の膨張弁の特性を破線で示してある。
圧力の変化を示す図である。上記構成の膨張弁１の圧力
特性を示す図２において、横軸は冷媒管路接続穴３にお
ける入口側圧力Ｐｏ、縦軸は冷媒管路接続穴４における
出口側圧力Ｐｅを示している。この図２において、比較
のために、従来の膨張弁の特性を破線で示してある。
【００２１】本発明の膨張弁１は、セット値を入口側圧
力Ｐｏが１０．５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇのときに、出口側圧
力Ｐｅが２Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇとなるよう設定している点
では従来の一般的な膨張弁と同じである。しかしなが
ら、入口側圧力Ｐｏが０Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇから上昇し、
１０．５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの手前から徐々に低下してい
く立ち上がり曲線および立ち下がり曲線は、従来の膨張
弁の特性曲線と比べて傾きが大きくなっている。
力Ｐｏが１０．５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇのときに、出口側圧
力Ｐｅが２Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇとなるよう設定している点
では従来の一般的な膨張弁と同じである。しかしなが
ら、入口側圧力Ｐｏが０Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇから上昇し、
１０．５Ｋｇｆ／ｃｍ2Ｇの手前から徐々に低下してい
く立ち上がり曲線および立ち下がり曲線は、従来の膨張
弁の特性曲線と比べて傾きが大きくなっている。
【００２２】これにより、低負荷では、膨張弁１のセッ
ト値が上昇するため、可変容量式コンプレッサの制御弁
のセット値が外部からの電気信号により大きくなるよう
制御されたとしても、膨張弁１のセット値を追い越すこ
とはなく、つまり可変容量式コンプレッサの制御弁と膨
張弁１とが両方とも制御状態になることがないため、ハ
ンチング現象を防止することができる。また、高負荷側
では、特性曲線の傾きが従来の膨張弁より大きく、コン
プレッサがフル回転して入口側圧力Ｐｏが高いときに
は、セット値を小さくして弁を絞ることにより、冷媒を
より断熱膨張させることができ、冷力を確保することが
できる。
ト値が上昇するため、可変容量式コンプレッサの制御弁
のセット値が外部からの電気信号により大きくなるよう
制御されたとしても、膨張弁１のセット値を追い越すこ
とはなく、つまり可変容量式コンプレッサの制御弁と膨
張弁１とが両方とも制御状態になることがないため、ハ
ンチング現象を防止することができる。また、高負荷側
では、特性曲線の傾きが従来の膨張弁より大きく、コン
プレッサがフル回転して入口側圧力Ｐｏが高いときに
は、セット値を小さくして弁を絞ることにより、冷媒を
より断熱膨張させることができ、冷力を確保することが
できる。
【００２３】図３は面積比に対するセット値変化量を示
す図である。この図は、弁のオリフィス面積Ａｄとパワ
ーエレメントのダイヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比
Ａｄ／ＡＤｄに対して、入口側圧力Ｐｏが１Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2変化したときのセット値の変化量を表したものであ
る。本発明の膨張弁１では、オリフィス面積Ａｄとダイ
ヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比Ａｄ／ＡＤｄが、
０．０１９〜０．０７４になるようにしており、好まし
くは０．０４５近傍に設定するとよい。ここで、面積比
の上限を０．０７４としたのは、この膨張弁１の寸法上
の制約から、実際に膨張弁として製作可能な値として定
めたものである。ちなみに、従来の膨張弁では、一般的
に、面積比Ａｄ／ＡＤｄが、０．０１２ないし０．０１
４の範囲に多く分布しており、まれに０．０１９に近い
ものも存在している。
す図である。この図は、弁のオリフィス面積Ａｄとパワ
ーエレメントのダイヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比
Ａｄ／ＡＤｄに対して、入口側圧力Ｐｏが１Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2変化したときのセット値の変化量を表したものであ
る。本発明の膨張弁１では、オリフィス面積Ａｄとダイ
ヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比Ａｄ／ＡＤｄが、
０．０１９〜０．０７４になるようにしており、好まし
くは０．０４５近傍に設定するとよい。ここで、面積比
の上限を０．０７４としたのは、この膨張弁１の寸法上
の制約から、実際に膨張弁として製作可能な値として定
めたものである。ちなみに、従来の膨張弁では、一般的
に、面積比Ａｄ／ＡＤｄが、０．０１２ないし０．０１
４の範囲に多く分布しており、まれに０．０１９に近い
ものも存在している。
【００２４】このように、ダイヤフラム受圧面積ＡＤｄ
に対してオリフィス面積Ａｄを大きくしてセット値の変
化割合を大きくすることにより、図２に示したように高
圧依存が大きくなり、外部制御の制御弁を使用した可変
容量コンプレッサに対応可能となる。しかし、高圧依存
が大きくなることにより、高圧液ラインにおけるウォー
ターハンマ現象によって弁の異常振動の発生率が高くな
り、異音が発生し易くなる。これに対し、ディスク１４
とシャフト１５との当接面を傾斜させ、ダイヤフラム１
３がシャフト１５を駆動するときに、シャフト１５に横
荷重を付与するようにした。これにより、シャフト１５
の長手方向の振動が抑制され、異音の発生を回避してい
る。
に対してオリフィス面積Ａｄを大きくしてセット値の変
化割合を大きくすることにより、図２に示したように高
圧依存が大きくなり、外部制御の制御弁を使用した可変
容量コンプレッサに対応可能となる。しかし、高圧依存
が大きくなることにより、高圧液ラインにおけるウォー
ターハンマ現象によって弁の異常振動の発生率が高くな
り、異音が発生し易くなる。これに対し、ディスク１４
とシャフト１５との当接面を傾斜させ、ダイヤフラム１
３がシャフト１５を駆動するときに、シャフト１５に横
荷重を付与するようにした。これにより、シャフト１５
の長手方向の振動が抑制され、異音の発生を回避してい
る。
【００２５】図４は本発明の第２の実施の形態に係る膨
張弁を示す断面図である。この図４において、図１に示
した膨張弁の構成要素と同じ要素については同じ符号を
付して、その詳細な説明は省略する。
張弁を示す断面図である。この図４において、図１に示
した膨張弁の構成要素と同じ要素については同じ符号を
付して、その詳細な説明は省略する。
【００２６】本実施の形態では、第１の実施の形態の膨
張弁が弁体のある側へ高圧の冷媒を導入するような構成
であるのに対し、弁座のある側へ高圧の冷媒を導入する
ような構成にしている。
張弁が弁体のある側へ高圧の冷媒を導入するような構成
であるのに対し、弁座のある側へ高圧の冷媒を導入する
ような構成にしている。
【００２７】この膨張弁１では、高温・高圧の冷媒が供
給される冷媒管路接続穴３の流体通路と、エバポレータ
出口からの冷媒を通過させる流体通路との間にピストン
１７が軸線方向に進退自在に配置されている。そのピス
トン１７は、その軸線位置にピストン１７と一体に形成
されたシャフト１５ａ，１５ｂを有し、シャフト１５ａ
は、保持部材１６を介してディスク１４の下側の傾斜面
に当接され、シャフト１５ｂは、弁体８に当接されてい
る。
給される冷媒管路接続穴３の流体通路と、エバポレータ
出口からの冷媒を通過させる流体通路との間にピストン
１７が軸線方向に進退自在に配置されている。そのピス
トン１７は、その軸線位置にピストン１７と一体に形成
されたシャフト１５ａ，１５ｂを有し、シャフト１５ａ
は、保持部材１６を介してディスク１４の下側の傾斜面
に当接され、シャフト１５ｂは、弁体８に当接されてい
る。
【００２８】この膨張弁１では、弁のオリフィス径を
ｄ、ダイヤフラム１３の径をＤｄ、そしてピストン１７
の径をＤｉとし、ピストン１７の受圧面積Ａｄｉ（＝
（Ｄｉ／２）2π）から弁のオリフィス面積Ａｄを差し
引いた面積とダイヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比
（Ａｄｉ−Ａｄ）／ＡＤｄが、０．０１９〜０．０７４
の範囲内に設定している。
ｄ、ダイヤフラム１３の径をＤｄ、そしてピストン１７
の径をＤｉとし、ピストン１７の受圧面積Ａｄｉ（＝
（Ｄｉ／２）2π）から弁のオリフィス面積Ａｄを差し
引いた面積とダイヤフラム受圧面積ＡＤｄとの面積比
（Ａｄｉ−Ａｄ）／ＡＤｄが、０．０１９〜０．０７４
の範囲内に設定している。
【００２９】これにより、膨張弁１の特性は、図２に示
したように、従来の膨張弁よりも傾斜の大きな特性曲線
となり、外部制御の制御弁によって可変容量式コンプレ
ッサの容量が制御される低負荷では、膨張弁１は開弁し
ている非制御状態を維持し、コンプレッサがフル回転し
てあまりその容量が制御されない高負荷では、膨張弁１
が制御状態となる。
したように、従来の膨張弁よりも傾斜の大きな特性曲線
となり、外部制御の制御弁によって可変容量式コンプレ
ッサの容量が制御される低負荷では、膨張弁１は開弁し
ている非制御状態を維持し、コンプレッサがフル回転し
てあまりその容量が制御されない高負荷では、膨張弁１
が制御状態となる。
【００３０】以上本発明をその好適な実施の形態につい
て詳述したが、本発明はこれらの特定の実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の
変化変形が可能である。たとえば、弁体を駆動するシャ
フトを制振するためにシャフトに横荷重を付与する手段
として、シャフトの先端部が当接するダイヤフラムのデ
ィスク接触面をシャフトの軸線に直角な平面に対して傾
斜させるようにしたが、シャフトの先端部を屈曲させ
て、ディスクの中心位置からずれた位置に当接させるよ
うにしたり、シャフトを分割してそれらが互いに当接す
る端面の一方を斜面で受けるようにしたりしてもよい。
て詳述したが、本発明はこれらの特定の実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の精神の範囲内で種々の
変化変形が可能である。たとえば、弁体を駆動するシャ
フトを制振するためにシャフトに横荷重を付与する手段
として、シャフトの先端部が当接するダイヤフラムのデ
ィスク接触面をシャフトの軸線に直角な平面に対して傾
斜させるようにしたが、シャフトの先端部を屈曲させ
て、ディスクの中心位置からずれた位置に当接させるよ
うにしたり、シャフトを分割してそれらが互いに当接す
る端面の一方を斜面で受けるようにしたりしてもよい。
【００３１】また、弁体を駆動するシャフトを制振する
手段として、たとえば弁体を閉弁方向へ付勢しているば
ねを収容するための空間内において、たとえば放射状に
延びる形状を持った板ばねを弁体とばねとの間に配置
し、その板ばねの各先端部がボディ内壁面に圧接するよ
うな形態で構成してもよい。これにより、弁体およびシ
ャフトの軸線方向の動きに対して摺動抵抗（フリクショ
ン）を与えることができるようになり、弁体およびシャ
フトの異常振動を抑制することができる。
手段として、たとえば弁体を閉弁方向へ付勢しているば
ねを収容するための空間内において、たとえば放射状に
延びる形状を持った板ばねを弁体とばねとの間に配置
し、その板ばねの各先端部がボディ内壁面に圧接するよ
うな形態で構成してもよい。これにより、弁体およびシ
ャフトの軸線方向の動きに対して摺動抵抗（フリクショ
ン）を与えることができるようになり、弁体およびシャ
フトの異常振動を抑制することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、膨張
弁の弁のオリフィス面積に対するダイヤフラムの受圧面
積の比が従来よりも大きな値の０．０１９〜０．０７４
となるように構成した。これにより、膨張弁のセット値
の変化割合、すなわち圧力曲線の傾きが大きくなり、冷
凍サイクルの低負荷時にセット値が高くなって可変容量
コンプレッサ側の外部制御弁の制御と干渉することがな
く、同時に、オイル戻りを確保することができるように
なり、コンプレッサがフル回転している高負荷時には入
口側の圧力を大きな変化割合で制御するようにしたこと
により、冷力を確保することができる。
弁の弁のオリフィス面積に対するダイヤフラムの受圧面
積の比が従来よりも大きな値の０．０１９〜０．０７４
となるように構成した。これにより、膨張弁のセット値
の変化割合、すなわち圧力曲線の傾きが大きくなり、冷
凍サイクルの低負荷時にセット値が高くなって可変容量
コンプレッサ側の外部制御弁の制御と干渉することがな
く、同時に、オイル戻りを確保することができるように
なり、コンプレッサがフル回転している高負荷時には入
口側の圧力を大きな変化割合で制御するようにしたこと
により、冷力を確保することができる。
【００３３】また、ダイヤフラムの動きを弁に伝える伝
達部材に横荷重を付与する横荷重付与手段を備えるよう
にしたことで、高圧液ラインにおけるウォーターハンマ
現象によって弁の異常振動が発生することに対してこれ
を抑制し、異音発生を回避することができるようにな
る。
達部材に横荷重を付与する横荷重付与手段を備えるよう
にしたことで、高圧液ラインにおけるウォーターハンマ
現象によって弁の異常振動が発生することに対してこれ
を抑制し、異音発生を回避することができるようにな
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】膨張弁の入口側圧力に対する出口側圧力の変化
を示す図である。
を示す図である。
【図３】面積比に対するセット値変化量を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る膨張弁を示す
断面図である。
断面図である。
１ 膨張弁 ２ ボディ ３，４，５，６ 冷媒管路接続穴 ７ 弁座 ８ 弁体 ９ ばね １０ アジャストねじ １１ アッパーハウジング １２ ロアハウジング １３ ダイヤフラム １４ ディスク １５，１５ａ，１５ｂ シャフト １６ 保持部材 １７ ピストン
フロントページの続き (72)発明者 松本 道雄 東京都八王子市椚田町1211番地４ 株式会 社テージーケー内 (72)発明者 増原 宏昭 東京都八王子市椚田町1211番地４ 株式会 社テージーケー内 Ｆターム(参考） 3H057 AA04 BB49 CC06 DD05 EE02 FA24 FC05 HH18 HH20
Claims (4)
- 【請求項１】 可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
とを備えた温度式の膨張弁において、 前記弁のオリフィス面積Ａｄと前記ダイヤフラムの受圧
面積ＡＤｄとの面積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．
０７４の範囲内に設定し、かつ、前記ダイヤフラムの動
きを前記弁に伝える伝達部材に横荷重を付与する横荷重
付与手段を備えていることを特徴とする膨張弁。 - 【請求項２】 可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
と前記弁および前記ダイヤフラムの間に配置されたピス
トンとを備えた温度式の膨張弁において、 前記ピストンの受圧面積Ａｄｉから前記弁のオリフィス
面積Ａｄを差し引いた面積と前記ダイヤフラムの受圧面
積ＡＤｄとの面積比（Ａｄｉ−Ａｄ）／ＡＤｄを０．０
１９〜０．０７４の範囲内に設定し、かつ、前記ダイヤ
フラムの動きを前記弁に伝える伝達部材に横荷重を付与
する横荷重付与手段を備えていることを特徴とする膨張
弁。 - 【請求項３】 可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
とを備えた温度式の膨張弁において、 前記弁のオリフィス面積Ａｄと前記ダイヤフラムの受圧
面積ＡＤｄとの面積比Ａｄ／ＡＤｄを０．０１９〜０．
０７４の範囲内に設定し、かつ、前記ダイヤフラムの動
きを前記弁に伝える伝達部材に伝達方向の摺動抵抗を付
与する摺動抵抗付与手段を備えていることを特徴とする
膨張弁。 - 【請求項４】 可変オリフィスを構成する弁と冷媒の圧
力および温度を検知して前記弁を制御するダイヤフラム
と前記弁および前記ダイヤフラムの間に配置されたピス
トンとを備えた温度式の膨張弁において、 前記ピストンの受圧面積Ａｄｉから前記弁のオリフィス
面積Ａｄを差し引いた面積と前記ダイヤフラムの受圧面
積ＡＤｄとの面積比（Ａｄｉ−Ａｄ）／ＡＤｄを０．０
１９〜０．０７４の範囲内に設定し、かつ、前記ダイヤ
フラムの動きを前記弁に伝える伝達部材に伝達方向の摺
動抵抗を付与する摺動抵抗付与手段を備えていることを
特徴とする膨張弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155595A JP2001336862A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 膨張弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000155595A JP2001336862A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 膨張弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001336862A true JP2001336862A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18660520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000155595A Pending JP2001336862A (ja) | 2000-05-26 | 2000-05-26 | 膨張弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001336862A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013527900A (ja) * | 2010-04-16 | 2013-07-04 | ヴァレオ システム テルミク | 自動調温膨張装置、および自動調温膨張装置を備える空調ループ |
| JP2017044463A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 車両用エアコンシステムの膨張バルブ及びこれを含む車両用エアコンシステム |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000155595A patent/JP2001336862A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013527900A (ja) * | 2010-04-16 | 2013-07-04 | ヴァレオ システム テルミク | 自動調温膨張装置、および自動調温膨張装置を備える空調ループ |
| JP2017044463A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ | 車両用エアコンシステムの膨張バルブ及びこれを含む車両用エアコンシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040519 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070109 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070619 |