JP2002089979A - 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁 - Google Patents

冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁

Info

Publication number
JP2002089979A
JP2002089979A JP2000279610A JP2000279610A JP2002089979A JP 2002089979 A JP2002089979 A JP 2002089979A JP 2000279610 A JP2000279610 A JP 2000279610A JP 2000279610 A JP2000279610 A JP 2000279610A JP 2002089979 A JP2002089979 A JP 2002089979A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
pressure
expansion valve
temperature
pressure side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000279610A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiko Takano
明彦 高野
Masaru Mukawa
大 務川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Thermal Systems Japan Corp
Original Assignee
Zexel Valeo Climate Control Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Valeo Climate Control Corp filed Critical Zexel Valeo Climate Control Corp
Priority to JP2000279610A priority Critical patent/JP2002089979A/ja
Publication of JP2002089979A publication Critical patent/JP2002089979A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/063Feed forward expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/15Hunting, i.e. oscillation of controlled refrigeration variables reaching undesirable values
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/17Control issues by controlling the pressure of the condenser
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Landscapes

  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】膨張弁のハンチング、高圧圧力の異常上昇を防
止できるようにする。 【解決手段】冷媒を圧送する圧縮機と、前記圧縮機によ
り圧送された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器によ
り冷却された高圧冷媒を膨張させると共に高圧側の冷媒
圧力を目標圧力にするべく高圧側の冷媒圧力及び高圧側
の冷媒温度に応じて開閉する膨張弁5と、前記膨張弁5
により膨張された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記
蒸発器から流出した冷媒を気液分離し液相を貯蔵し気相
のみを前記圧縮機へ送るアキュムレータとが配管接続さ
れ、冷媒として二酸化炭素が循環される冷凍サイクルに
おいて、前記高圧側の冷媒温度の変動に対応する前記膨
張弁5の応答性を鈍化させる温度対応鈍化手段20を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空調装置等にお
いて利用される冷凍サイクル及びこの冷凍サイクルに用
いられる膨張弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】二酸化炭素を冷媒とした冷凍サイクル
は、環境への悪影響が憂慮されるフロン系冷媒を用いた
冷凍サイクルに替わるものとして注目されており、一般
的に圧縮機、放熱器(ガスクーラ)、膨張弁、蒸発器、
アキュムレータが配管接続されて構成される。アキュム
レータは、冷媒を気液分離し圧縮機に気相冷媒だけが送
られるようにすると共に、低圧側の圧力や蒸発器から吐
出される冷媒の過熱度により冷媒を液化・気化させるこ
とによりサイクル内を循環する冷媒量を調整し安定化さ
せる働きを有している。また、通常二酸化炭素は、圧縮
機により超臨界状態まで圧縮されることから、フロン系
冷媒に比べて6倍程度の圧力を発生させるため、耐圧面
等での安全性が求められる。
【0003】また、上記冷凍サイクルに用いられる膨張
弁としては、膨張弁の上流側(高圧側)の冷媒圧力及び
冷媒温度に応じて開閉するものがあり、通常は高圧側の
冷媒圧力が上昇すると開方向に、また冷媒温度が上昇す
ると閉方向に動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車両の
アクセルが踏み込まれることにより圧縮機の回転速度が
急激に上昇すると、高圧側の冷媒圧力が上昇すると共
に、低圧側の圧力が低下することによりアキュムレータ
内の液冷媒が気化し、サイクルを循環する冷媒量が増加
し、放熱器を通過する冷媒量が増加するので、膨張弁入
口(高圧側)の冷媒温度が上昇する。これにより、膨張
弁は、冷媒圧力の上昇による開方向への動作と、冷媒温
度の上昇による閉方向への動作が干渉しあい、ハンチン
グや高圧圧力の異常上昇を引き起こしてしまうことがあ
る。
【0005】そこで、この発明は、膨張弁のハンチン
グ、高圧圧力の異常上昇を防止することができる冷凍サ
イクル及びこれに用いられる膨張弁を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、冷媒を圧送する圧縮機と、前記圧縮機
により圧送された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器
により冷却された高圧冷媒を膨張させると共に高圧側の
冷媒圧力を目標圧力にするべく高圧側の冷媒圧力及び高
圧側の冷媒温度に応じて開閉する膨張弁と、前記膨張弁
により膨張された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記
蒸発器から流出した冷媒を気液分離し液相を貯蔵し気相
のみを前記圧縮機へ送るアキュムレータとが配管接続さ
れ、冷媒として二酸化炭素が循環される冷凍サイクルに
おいて、前記高圧側の冷媒温度の変動に対応する前記膨
張弁の応答性を鈍化させる温度対応鈍化手段を備えるも
のである(請求項1)。
【0007】ハンチング等の不具合は、循環冷媒量の急
激な増加と、膨張弁の冷媒温度に対する早過ぎる応答性
とに起因して起こるが、アキュムレータの液面が徐々に
安定し、循環冷媒量が安定してくると、ハンチング等の
不具合は解消してくる。上記構成のように、高圧側の冷
媒温度の変化に伴う弁の反応を鈍化させ、冷媒温度の上
昇に伴う閉弁動作を遅くすることにより、冷媒圧力の上
昇に伴う開弁動作が優先され、ハンチング及び高圧側圧
力の異常上昇を防止することができる。
【0008】また、前記温度対応鈍化手段は、前記高圧
側の冷媒温度の変動に対応する膨張弁の応答性の時定数
が、冷凍サイクルを循環する冷媒量の安定化の時定数よ
りも大きくなるようにするとよい(請求項2)。
【0009】これによれば、高圧側の冷媒温度に対応す
る膨張弁の応答が、冷凍サイクルの冷媒量の安定化を待
って行なわれるので、ハンチング等の不具合を防止する
ことができる。
【0010】また、循環冷媒量の安定化には数秒から数
十秒かかると推定されることから、前記高圧側の冷媒温
度に対応する膨張弁の応答性の時定数を30〜120秒
とするとよい(請求項3)。
【0011】また、前記高圧側の冷媒圧力の変化に対応
する場合の前記膨張弁の応答性の時定数が1秒以下であ
るとよい(請求項4)。
【0012】これによれば、高圧側の冷媒圧力が所定値
以上に上昇した場合には、直ちに弁が開放されるので、
高圧側圧力の異常上昇を防止することができる。
【0013】また、前記膨張弁は、コントロールユニッ
トからの制御信号により前記高圧側の冷媒圧力が目標圧
力となるように開閉制御され、前記膨張弁の上流側に
は、冷媒圧力を検出する圧力センサ及び冷媒温度を検出
する温度センサが設置され、前記コントロールユニット
は、前記温度センサにより検出された高圧側の冷媒温度
から、所定の遅延演算を用いて前記目標圧力を算出する
ものであってもよい(請求項5)。
【0014】膨張弁として電磁式膨張弁を用いる場合に
は、入力信号の変化に対して出力信号の変化が直ちに応
じず時間的に遅れる遅延演算、例えば一次遅れ演算等を
用いることにより、高圧側の冷媒温度に対応する膨張弁
の応答性を鈍らせることができる。
【0015】また、この発明は、上記冷凍サイクルにお
いて使用される膨張弁であって、高圧側の冷媒圧力が目
標圧力より大きくなった時に開放位置に移動する弁体
と、高圧側の冷媒温度により体積変化するガスが封入さ
れ該ガスの体積変化により前記弁体を開方向又は閉方向
に付勢するガス封入手段と、冷媒の熱が前記ガス封入手
段に伝達するのを抑制する熱伝達抑制手段を備えるもの
である(請求項6)。
【0016】これによれば、弁体は高圧側の冷媒温度が
上昇した時には閉方向へ、一方低下した時には開方向へ
動作するが、熱伝達抑制手段により封入ガスに冷媒の熱
が伝わる速度が遅くなることにより、冷媒温度の変化に
対する弁体の応答性を鈍化させることができる。また、
高圧側の冷媒圧力の変化に対しては、瞬時に応答させる
ことができる。
【0017】また、前記熱伝達抑制手段は、冷媒が直接
前記ガス封入手段に接触しないようにするか、若しくは
接触し難くするものであるとよい(請求項7)。
【0018】これによれば、ガスを封入している部材に
冷媒が直接接触しなくなるか、若しくは接触し難くなる
ので、熱の伝達を遅くすることができる。
【0019】また、前記熱伝達抑制手段は、前記ガス封
入手段を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料からな
り、前記ガス封入手段の一部又は全部を覆う形状を有す
るもので構成することができる(請求項8)。
【0020】このように、熱伝達率の低い材料からなる
物質によりガス封入手段を覆い、冷媒を直接ガス封入手
段に接触させない、或いはさせ難くすることにより、封
入ガスへの熱伝達を遅らせることができる。
【0021】また、前記熱伝達抑制手段は、冷媒通路と
前記ガス封入手段が配置される空間とを仕切ると共に通
孔が穿設された仕切り部を含んで構成されるものとする
ことができる(請求項9)。
【0022】これによれば、冷媒は、仕切り部に穿設さ
れた通孔を介してのみガス封入手段が配置された空間内
に進入できるようになるので、封入ガスと熱交換する冷
媒量が少なくなり、熱伝達を遅らせることができる。
【0023】また、前記ガス封入手段としては、ベロー
ズを含んで構成されるものや(請求項10)、ダイアフ
ラムを含んで構成されるものを用いることができる(請
求項11)。
【0024】封入ガスの体積変化に応じて変形するベロ
ーズやダイアフラムは、上記構成のガス封入手段の構成
部品として好適である。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0026】図1に示すこの発明の第1の実施の形態に
係る冷凍サイクル1は、車両用空調装置に用いられ、圧
縮機2、放熱器3、内部熱交換器4、膨張弁5、蒸発器
6、アキュムレータ7が配管接続され、また冷媒として
二酸化炭素を用いるものである。
【0027】上記構成により、圧縮機2はエンジンの動
力により駆動され、この圧縮機2において気相冷媒が超
臨界領域に圧縮され、この圧縮された気相冷媒は、放熱
器3において通過する空気との熱交換により冷却され
る。前記放熱器3で冷却された気相冷媒は、内部熱交換
器4の高圧側流路に流入し、低圧側流路を流通する低温
低圧冷媒と熱交換して更に冷却された後、膨張弁5を通
過して気液混合領域まで圧力が低下される。前記膨張弁
5により減圧された気液混合冷媒は、蒸発器6において
通過する空気の熱を奪って蒸発し、アキュムレータ7に
おいて気液分離され、気相冷媒だけが前記内部熱交換器
4の低圧側流路に流入し、前記高圧側流路を流通する高
温高圧冷媒と熱交換し、圧縮機2に吸引される。尚、前
記内部熱交換器4は、冷凍サイクル1の熱交換効率を向
上させるために有効なものであるが、本発明の必須の構
成要件ではない。
【0028】また、前記アキュムレータ7は、液冷媒を
貯蔵し、低圧側Lの圧力や蒸発器6から吐出された冷媒
の過熱度に応じて、冷媒の液面を変動させサイクルを循
環する冷媒量を調整する。例えば、アクセルが踏み込ま
れ圧縮機2の回転速度が急激に上昇した場合には、低圧
側Lの圧力が低下すると共に蒸発器6から吐出される冷
媒の過熱度が上昇するので、アキュムレータ7内の液冷
媒が気化し、循環冷媒量が増加し、サイクルは不安定と
なるが、通常数秒から数十秒経過すると、アキュムレー
タ7内の液面が安定し、循環冷媒量が安定し、サイクル
全体が安定してくる。
【0029】図2に示す第1の実施の形態に係る膨張弁
5は、アッパシェル10、ロワシェル11、弁体14、
弁座15、断熱材16、ベローズ17、遮蔽部材20を
有して構成されている。
【0030】アッパシェル10とロワシェル11とは、
シールリング18を介して気密的に連結され、これら両
シェル10,11により画成される中空状の内部には、
ベローズ17、弁体14、断熱材16、遮蔽部材20が
配されている。また、アッパシェル10には冷凍サイク
ル1の高圧側の配管Hと連通する高圧通路52が形成さ
れ、ロワシェル11には低圧側の配管Lと連通する低圧
通路53が形成されている。
【0031】前記ベローズ17は、金属、樹脂等の材料
から蛇腹状に形成され、その上端部がアッパシェル10
を気密的に貫通して固定された固定部材19に固定され
ていると共に、その下端部には、前記断熱材16を介し
て弁体14が固定されている。また、前記ロワシェル1
2の前記弁体14と接触する位置には、この弁体14と
嵌合する形状の弁座15が形成されている。
【0032】前記ベローズ17の内部には所定の物質が
封入されており、シェル10,11の内部に流入した高
圧冷媒の温度に応じて封入ガスの体積が変化することに
よりベローズ17が変形し、これにより前記弁体14を
変位させる力を発生させる。即ち、冷媒温度が高くなれ
ば、ベローズ17は図中下方へ伸び、弁体14を閉方向
に移動させる力が働き、冷媒温度が低くなれば、ベロー
ズ17は図中上方へ縮み、弁体14を開方向に移動させ
る力が働く。更に、前記ベローズ17は、シェル10,
11内部に流入した冷媒の圧力により変形することによ
り、前記弁体14を変位させる。即ち、冷媒圧力が高く
なれば、ベローズ17が収縮することにより、弁体14
が開方向に移動し、冷媒圧力が低くなれば、ベローズ1
7が膨張することにより、弁体14は閉方向に移動す
る。
【0033】前記遮蔽部材20は、図2(b)に示すよ
うに、円筒形状を有し、前記ベローズ17よりも熱伝導
率の低い材料(樹脂等)から構成され、図示されていな
いが、アッパシェル10及びロワシェル11に所定の部
材を介して固定されている。そして、この遮蔽部材20
の円筒内部には前記ベローズ17が配置され、このベロ
ーズ17は略全長にわたって覆われている。
【0034】これにより、シェル10,11内部に流入
してきた冷媒が、直接ベローズ17に接触しなくなるの
で、ベローズ17内に封入されたガスへの冷媒熱の伝達
が遅くなる。また、ベローズ17の下端部と弁体14が
形成されたロッド状部材との間には断熱材16が配され
ていることにより、このロッド状部材を通して冷媒熱が
伝わることが防止される。尚、ベローズ17への冷媒圧
力の作用は、遮蔽部材20がない場合と略同一に働く。
【0035】また、前記膨張弁5は、前記遮蔽部材20
の材料、形状等を調整することにより、膨張弁5の冷媒
温度に対する応答性の時定数が30〜120秒となるよ
うになされていると共に、冷媒圧力に対する応答性の時
定数が1秒以下となっている。
【0036】上記第1の実施の形態に係る膨張弁5によ
れば、弁の開閉が、冷媒圧力に対して瞬時に反応する一
方、冷媒温度に対する反応は鈍化される。これにより、
圧力増加による開弁動作が優先され、ハンチングが起こ
らないと共に、高圧側における圧力の異常上昇等の不具
合を防止することができる。また、膨張弁5の冷媒温度
に対する応答性の時定数が30〜120秒となっている
ことから、サイクルを循環する冷媒量が安定化した後に
冷媒温度による弁動作が開始されるので、更に安定した
弁制御が可能となる。
【0037】以下に、この発明の他の実施の形態につい
て図面を参照して説明するが、上記第1の実施の形態と
同一の個所及び同様の作用効果を奏する個所には同一の
符号を付してその説明を省略する。
【0038】図3に示す第2の実施の形態に係る膨張弁
30は、アッパシェル10の下端部分に仕切り31が形
成され、アッパシェル10及びロワシェル11の内部の
空間が、高圧通路52と連通する冷媒通路33と前記ベ
ローズ17が配置されるベローズ配置空間34とに区画
されている。
【0039】前記仕切り31には、断熱材用通孔36と
冷媒用通孔32とが穿設されている。断熱材用通孔36
は、断熱材16が気密的にスライド可能に挿通され、こ
の断熱材16の上端側はベローズ17の下端部に、断熱
材16の下端側は弁体14が形成されたロッド状部材の
上端に固定されている。これにより、ベローズ17の伸
縮に伴い弁体14が移動し、弁の開閉が行なわれるよう
になされている。また、冷媒通路33内の冷媒は、前記
冷媒用通孔32を通ってベローズ配置空間34内に進入
する。
【0040】上記第2の実施の形態の膨張弁30によれ
ば、仕切り31により膨張弁30内部が冷媒通路33と
ベローズ配置空間34とに区画され、冷媒通路33内の
高圧冷媒は仕切り31に穿設された冷媒用通孔32を介
してのみベローズ配置空間34内に進入するので、冷媒
流が直接ベローズ17に接触することがない。これによ
り、封入ガスへの冷媒熱の伝達を遅くでき、高圧冷媒の
温度変化に対する弁体14の応答性を鈍化させることが
できる。
【0041】図4に示す第3の実施の形態に係る膨張弁
40は、アッパシェル10、ロワシェル11、第1の封
入部材41、第2の封入部材50、弁体43、支持部材
44、ダイアフラム46、遮蔽部材51を有して構成さ
れる。
【0042】アッパシェル10とロワシェル11とは気
密的に嵌合され、内部に空間を画成し、アッパシェル1
0には前記高圧配管Hと連通する高圧通路52が形成さ
れ、ロワシェル11には前記低圧配管Lと連通する低圧
通路53が形成されている。支持部材44は、ロワシェ
ル11の低圧通路53の入口部分に嵌合固定され、後述
する第2の封入部材50を支持しており、この支持部材
44には、弁体43が着座する弁座45、高圧冷媒を通
すための通孔48が形成されている。
【0043】前記第2の封入部材50は、ロッド形状の
弁体43をスライド可能に支持し、前記支持部材44に
形成された通孔48から進入した冷媒の圧力を前記弁体
43に伝えるための圧力伝達孔49を有している。この
第2の封入部材50を覆うように、第1の封入部材41
が固定され、これら第1及び第2の封入部材41,50
の間にはダイアフラム46が配置されている。このダイ
アフラム46の図中下面には、前記弁体43の上端部が
固定されている。
【0044】第1の封入部材41とダイアフラム46と
により画成される空間46には所定のガスが封入されて
おり、このガスの体積変化により、ダイアフラム46は
上下にしなるように変形し、これに伴い前記弁体43が
上下に変位する。即ち、封入ガスの温度が上昇すると、
ガスの体積が膨張し、弁体43はダイアフラム46によ
り下方(閉弁方向)へ押され、一方ガス温度が低下する
と、上方(開弁方向)へ引き付けられる。
【0045】また、膨張弁40内に流入してきた高圧冷
媒は、前記支持部材44に形成された通孔48を介して
第2の封入部材50に形成された圧力伝達孔49に流入
し、ダイアフラム46及び弁体43を開弁方向へ押し付
ける。そして、冷媒、封入ガス等の圧力バランスによ
り、弁体43が変位する。
【0046】そして、前記第1の封入部材41の周りに
は、この第1の封入部材41を覆う遮蔽部材51が設け
られ、この遮蔽部材51は、第1及び第2の封入部材4
1,50よりも熱伝導率の低い材料から構成されてい
る。
【0047】上記第3の実施の形態に係る膨張弁40に
よれば、遮蔽部材51により、第1及び第2の封入部材
41,50内に封入されたガスへの冷媒熱の伝達が遅く
なる。これにより、高圧冷媒の温度変動に対する弁体4
3の応答性を鈍化させることができる。
【0048】図5に示す第4の実施の形態に係る膨張弁
55は、アッパシェル10及びロワシェル11の内部空
間に仕切り31が設けられ、この内部空間を図中下部の
冷媒通路57と図中上部の封入部材配置空間58とに区
画されている。また、この仕切り31には、通孔32が
穿設されている。
【0049】上記第4の実施の形態に係る膨張弁55に
よれば、冷媒通路33内に流入した高圧冷媒が第1及び
第2の封入部材41,50に直接接触することがなく、
冷媒通路33内の高圧冷媒は仕切り31に穿設された通
孔32を介してのみ封入部材配置空間58内に進入す
る。これにより、冷媒熱の封入ガスへの伝達が遅くな
り、高圧冷媒の温度変化に対する弁体43の応答性を鈍
化させることができる。
【0050】図6に示すのは、第5の実施の形態に係る
冷凍サイクル60であり、圧縮機2、放熱器3、内部熱
交換器4、電磁式膨張弁5、蒸発器6、アキュムレータ
7、温度センサ61、圧力センサ62、コントロールユ
ニット(C/U)63を有して構成される。
【0051】前記電磁式膨張弁5は、C/U63からの
電気信号により開閉制御されるものであり、例えば電磁
石の吸引力を変化させることにより弁の開閉をコントロ
ールする従来のものでよい。前記温度センサ61及び圧
力センサ62は、電磁式膨張弁5の上流側の配管に設置
され、高圧側の冷媒温度及び冷媒圧力を検出する。前記
C/U63は、前記温度センサ61及び圧力センサ62
の検出データが入力され、これらのデータに基づいて、
前記電磁式膨張弁5を開閉制御する信号を出力する。こ
のC/U63による電磁式膨張弁5の制御の1つとし
て、図7のフローチャートに示すものがある。
【0052】先ず、C/U63には、温度センサ61に
より検出された温度データTin、圧力センサ62により
検出された圧力データPinが入力される(ステップ10
0,101)。次いで、前記検出された温度データTin
に一次遅れフィルタをかけて出力温度データTout を算
出する。ここで用いられる温度フィルタ演算は、ステッ
プ102に示すように、Tout =Tin−K(Tin−Tou
t ' )の式により行なわれる。この式において、Kは定
数、Tout'は前回算出された出力温度データである。
【0053】そして、算出された出力温度データTout
に基づいて、目標となる高圧側の冷媒圧力Pt を算出し
(ステップ103)、算出された目標圧力Pt と実際に
検出された圧力Pinとから、誤差圧力Pe を算出する
(ステップ104)。そして、算出された誤差圧力Pe
が0になるように、弁制御(移動)量を決定する。この
時の演算法としては、PID制御が好適である(ステッ
プ105)。
【0054】この制御によれば、高圧側の冷媒温度の変
動に対応した弁制御をする場合において、高圧側の目標
圧力Pt を求める際に、一次遅れ処理が施された冷媒温
度Tout が用いられるので、冷媒温度の変動に対しての
弁の応答を遅らせることができる。これにより、循環冷
媒量の急増により、高圧側の冷媒温度が上昇しても、圧
力増加による開弁動作が優先され、ハンチングが起こら
ないと共に、高圧側の圧力が異常上昇するのを防止する
ことができる。また、冷媒温度に対する電磁膨張弁5の
応答性の時定数が30〜120秒となるように、前記ス
テップ102に示す数式中の定数Kを設定することによ
り、サイクルを循環する冷媒量がアキュムレータ7の作
用により安定化した後に、冷媒温度に対応した弁動作へ
の影響が現れるので、更に安定した弁制御が可能とな
る。
【0055】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、膨張
弁のハンチング、高圧圧力の異常上昇を防止することが
できる冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る冷凍
サイクルを示す図である。
【図2】図2(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
る膨張弁を示す図である。図2(b)は、図2(a)に
示す膨張弁に用いられる遮蔽部材を示す図である。
【図3】図3は、本発明の第2の実施の形態に係る膨張
弁を示す図である。
【図4】図4は、本発明の第3の実施の形態に係る膨張
弁を示す図である。
【図5】図5は、本発明の第4の実施の形態に係る膨張
弁を示す図である。
【図6】図6は、本発明の第5の実施の形態に係る冷凍
サイクルを示す図である。
【図7】図7は、第5の実施の形態に係る冷凍サイクル
において行なわれる電磁式膨張弁の制御を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1,60 冷凍サイクル 2 圧縮機 3 放熱器 5,30,40,55 膨張弁 6 蒸発器 7 アキュムレータ 10 アッパシェル 11 ロワシェル 14 弁体 15 弁座 16 断熱材 17 ベローズ 20 遮蔽部材 31 仕切り 32 通孔 33 冷媒通路 34 ベローズ配置空間 41 第1の封入部材 43 弁体 44 支持部材 45 弁座 46 ダイアフラム 48 通孔 49 圧力伝達孔 50 第2の封入部材 51 遮蔽部材 52 高圧通路 53 低圧通路 61 温度センサ 62 圧力センサ 63 コントロールユニット(C/U)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F25B 41/06 F25B 41/06 M Q (72)発明者 務川 大 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 Fターム(参考) 3H057 AA02 BB42 BB43 CC05 DD05 EE01 FC07 HH01 HH18

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を圧送する圧縮機と、前記圧縮機に
    より圧送された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器に
    より冷却された高圧冷媒を膨張させると共に高圧側の冷
    媒圧力を目標圧力にするべく高圧側の冷媒圧力及び高圧
    側の冷媒温度に応じて開閉する膨張弁と、前記膨張弁に
    より膨張された低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸
    発器から流出した冷媒を気液分離し液相を貯蔵し気相の
    みを前記圧縮機へ送るアキュムレータとが配管接続さ
    れ、冷媒として二酸化炭素が循環される冷凍サイクルに
    おいて、 前記高圧側の冷媒温度の変動に対応する前記膨張弁の応
    答性を鈍化させる温度対応鈍化手段を備えることを特徴
    とする冷凍サイクル。
  2. 【請求項2】 前記温度対応鈍化手段は、前記高圧側の
    冷媒温度の変動に対応する膨張弁の応答性の時定数が、
    冷凍サイクルを循環する冷媒量の安定化の時定数よりも
    大きくなるようにすることを特徴とする請求項1記載の
    冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】 前記膨張弁の応答性の時定数が30〜1
    20秒であることを特徴とする請求項2記載の冷凍サイ
    クル。
  4. 【請求項4】 前記高圧側の冷媒圧力に対応する前記膨
    張弁の応答性の時定数が1秒以下であることを特徴とす
    る請求項3記載の冷凍サイクル。
  5. 【請求項5】 前記膨張弁は、コントロールユニットか
    らの制御信号により前記高圧側の冷媒圧力が目標圧力と
    なるように開閉制御され、 前記膨張弁の上流側には、冷媒圧力を検出する圧力セン
    サ及び冷媒温度を検出する温度センサが設置され、 前記コントロールユニットは、前記温度センサにより検
    出された高圧側の冷媒温度から、所定の遅延演算を用い
    て前記目標圧力を算出することを特徴とする請求項1〜
    4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル。
  6. 【請求項6】 高圧側の冷媒圧力が目標圧力より大きく
    なった時に開放位置に移動する弁体と、高圧側の冷媒温
    度により体積変化するガスが封入され該ガスの体積変化
    に応じて前記弁体を開方向又は閉方向に付勢するガス封
    入手段と、冷媒の熱が前記ガス封入手段に伝達するのを
    抑制する熱伝達抑制手段を備えることを特徴とする膨張
    弁。
  7. 【請求項7】 前記熱伝達抑制手段は、冷媒が直接前記
    ガス封入手段に接触しないようにするか、若しくは接触
    し難くするものであることを特徴とする請求項6記載の
    膨張弁。
  8. 【請求項8】 前記熱伝達抑制手段は、前記ガス封入手
    段を構成する材料よりも熱伝導率の低い材料からなり、
    前記ガス封入手段の一部又は全部を覆う形状を有するこ
    とを特徴とする請求項7記載の膨張弁。
  9. 【請求項9】 前記熱伝達抑制手段は、冷媒通路と前記
    ガス封入手段が配置される空間とを仕切ると共に通孔が
    穿設された仕切り部を含んで構成されることを特徴とす
    る請求項7記載の膨張弁。
  10. 【請求項10】 前記ガス封入手段はベローズを含んで
    構成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載
    の膨張弁。
  11. 【請求項11】 前記ガス封入手段はダイアフラムを含
    んで構成されていることを特徴とする請求項8又は9に
    記載の膨張弁。
JP2000279610A 2000-09-14 2000-09-14 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁 Pending JP2002089979A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000279610A JP2002089979A (ja) 2000-09-14 2000-09-14 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000279610A JP2002089979A (ja) 2000-09-14 2000-09-14 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002089979A true JP2002089979A (ja) 2002-03-27

Family

ID=18764585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000279610A Pending JP2002089979A (ja) 2000-09-14 2000-09-14 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002089979A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006220407A (ja) * 2005-01-13 2006-08-24 Denso Corp 冷凍サイクル用膨張弁
JP2007510568A (ja) * 2003-10-02 2007-04-26 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト 少なくとも2つの物理量を監視するためのセンサ装置
JP2016508590A (ja) * 2013-02-28 2016-03-22 三菱電機株式会社 空気調和装置
CN111854239A (zh) * 2019-04-25 2020-10-30 株式会社鹭宫制作所 膨胀阀以及冷冻循环系统
WO2024009860A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007510568A (ja) * 2003-10-02 2007-04-26 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト 少なくとも2つの物理量を監視するためのセンサ装置
JP4701178B2 (ja) * 2003-10-02 2011-06-15 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト 少なくとも2つの物理量を監視するためのセンサ装置
JP2006220407A (ja) * 2005-01-13 2006-08-24 Denso Corp 冷凍サイクル用膨張弁
JP2016508590A (ja) * 2013-02-28 2016-03-22 三菱電機株式会社 空気調和装置
US9829230B2 (en) 2013-02-28 2017-11-28 Mitsubishi Electric Corporation Air conditioning apparatus
CN111854239A (zh) * 2019-04-25 2020-10-30 株式会社鹭宫制作所 膨胀阀以及冷冻循环系统
WO2024009860A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2122276B1 (en) Free-cooling limitation control for air conditioning systems
EP0786632A2 (en) Refrigerating system with pressure control valve
US20080053125A1 (en) Expansion device
JP4179231B2 (ja) 圧力制御弁と蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2010112616A (ja) 温度式膨張弁
CN106482303B (zh) 一种空调器及其制冷控制方法
JPH10288411A (ja) 蒸気圧縮式冷凍サイクル
JP2007139209A (ja) 冷凍サイクル用圧力制御弁
JP2002089979A (ja) 冷凍サイクル及びこれに用いられる膨張弁
JP6704512B2 (ja) 空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法
CA2640635C (en) Refrigerant fluid flow control device and method
JP2004142701A (ja) 冷凍サイクル
JPH11201568A (ja) 超臨界冷凍サイクル
EP3001124B1 (en) Control valve
JP2007240138A (ja) 膨張装置
JP2001280721A (ja) 超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置用高圧制御弁
JP2007046808A (ja) 膨張装置
JP2007033021A (ja) 温度差圧感知弁
JP3234930B2 (ja) 空気調和機
JPH09133436A (ja) 温度式膨脹弁およびこれを用いた車両用空調装置
JP2009008369A (ja) 冷凍サイクル
JP2009250590A (ja) 膨張弁
JP2009008346A (ja) 冷凍装置
JP7347984B2 (ja) 温度式膨張弁及び冷凍サイクルシステム
JP2004271066A (ja) 過熱度制御方法