JP2007240138A - Expansion device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an expansion device which controls high pressure-side pressure such that the pressure does not exceed a predetermined pressure in terms of absolute pressure, while operating in response to differential pressure between pressure at an inlet thereof and pressure at an outlet thereof. <P>SOLUTION: This expansion device 3 comprises an orifice 28 for expanding refrigerant, a valve element 25 disposed on a downstream side of a valve hole 24 and urged by a shape-memory alloy spring 26 in a valve-opening direction, a shaft 29 disposed to extend through the valve hole 24 and having one end thereof rigidly fixed to the valve element 25, and a spring 31 provided at the other end of the shaft 29, and receiving load in the valve opening direction by differential pressure between pressure at the inlet and pressure at the outlet. The shape-memory alloy spring 26 senses the temperature of refrigerant on the downstream side to perform temperature-dependent correction of a set value of the differential pressure for opening the valve element 25. Therefore, pressure on an upstream side is controlled as if by absolute pressure. Further, when the pressure on the upstream side exceeds a predetermined pressure, the spring 31 is bent to open the expansion valve in this expansion valve 3, and hence the pressure is prevented from rising above the predetermined pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は膨張装置に関し、特に車輌用エアコンの冷凍サイクルにて冷媒を膨張させる膨張装置に関する。   The present invention relates to an expansion device, and more particularly to an expansion device that expands a refrigerant in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner.

車輌用エアコンでは、地球環境の問題から、冷凍サイクルで使用される冷媒として二酸化炭素などを使用した冷凍サイクルが提案されている。二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、その作動圧力が高いため、冷凍サイクルを構成する構成要素は、高圧に耐えることができるよう耐圧構造になっている。また、冷媒を圧縮するコンプレッサおよび圧縮された冷媒を膨張する膨張装置においては、冷媒の高圧の圧力が耐圧的に危険な領域に入ると、圧力を低下させるように制御したり、圧力を低下させることができる構造にしたりすることが行われている。   In a vehicle air conditioner, a refrigeration cycle using carbon dioxide or the like as a refrigerant used in the refrigeration cycle has been proposed due to the problem of the global environment. In the refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, the operating pressure is high, so that the constituent elements constituting the refrigeration cycle have a pressure-resistant structure so as to withstand high pressure. Further, in a compressor that compresses a refrigerant and an expansion device that expands the compressed refrigerant, when the high pressure of the refrigerant enters a dangerous pressure-resistant region, the pressure is controlled to decrease or the pressure is decreased. It has been done to make a structure that can.

たとえば、膨張装置にあっては、冷媒入口の高圧側の圧力を大気圧と比較し、その高圧側の圧力が所定の圧力以上になると、開弁して高圧側の圧力を低下させる構造のものが知られている(たとえば、特許文献1参照。)。この膨張装置によれば、外部に膨張装置の冷媒入口に導入される冷媒圧力を受けて冷媒圧力が上昇するに従って縮小するとともに内部が大気に開放されているベローズと、そのベローズが縮小するに従って開弁する弁機構とを有している。これにより、ベローズが膨張装置の冷媒入口に導入される高圧側の冷媒圧力と大気圧とを比較し、冷媒圧力が冷凍サイクルにとって耐圧的に危険とされる所定の圧力を超えて高くなると、ベローズが縮小し、それに応動して弁機構が比例的に開弁して圧力を低下させるようにしている。このように、ベローズが冷媒入口の高圧側の圧力を絶対圧で感知して弁機構を制御することにより、冷媒入口の高圧側の圧力が所定の圧力より高くなるのをある程度防止することができる。   For example, in the expansion device, the pressure on the high pressure side of the refrigerant inlet is compared with the atmospheric pressure, and when the pressure on the high pressure side exceeds a predetermined pressure, the valve is opened to reduce the pressure on the high pressure side Is known (for example, see Patent Document 1). According to this expansion device, a bellows that is reduced as the refrigerant pressure rises due to the refrigerant pressure introduced to the refrigerant inlet of the expansion device to the outside and that is opened to the atmosphere inside, and opened as the bellows is reduced. And a valve mechanism for valve. As a result, the bellows compares the high-pressure side refrigerant pressure introduced into the refrigerant inlet of the expansion device with the atmospheric pressure, and if the refrigerant pressure becomes higher than a predetermined pressure that is dangerous for the refrigeration cycle, the bellows In response, the valve mechanism is proportionally opened to reduce the pressure. In this way, the bellows senses the pressure on the high pressure side of the refrigerant inlet as an absolute pressure and controls the valve mechanism, so that it is possible to prevent the pressure on the high pressure side of the refrigerant inlet from becoming higher than a predetermined pressure to some extent. .

また、特許文献1によれば、高圧側の圧力を絶対圧で感知するのではなく、冷媒入口と冷媒出口との差圧で動作する差圧制御弁構造の膨張装置も開示されていて、冷媒入口と冷媒出口との差圧が所定の圧力を超えると、開弁して冷媒入口の圧力を低下させるようにしている。   Further, according to Patent Document 1, there is also disclosed an expansion device having a differential pressure control valve structure that operates with a differential pressure between a refrigerant inlet and a refrigerant outlet instead of sensing the pressure on the high pressure side with an absolute pressure. When the pressure difference between the inlet and the refrigerant outlet exceeds a predetermined pressure, the valve is opened to reduce the pressure at the refrigerant inlet.

このように、膨張装置を高圧側の圧力が制限されるように構成することで、高圧側の圧力が異常高圧になる心配はなくなる。また、高圧側の圧力が高いということは、高い冷凍能力が要求されているときなので、そのようなときに、コンプレッサが最大吐出容量で運転していて、高圧側の圧力が所定の圧力を超えるようなことあっても、コンプレッサ側でその吐出圧力を低下させるように制御する必要もないので、コンプレッサを高い吐出圧力で効率よく運転させ、高い冷凍能力を維持させることが可能になる。
特開2004−142701号公報(図2、図5)
In this way, by configuring the expansion device so that the pressure on the high-pressure side is limited, there is no fear that the pressure on the high-pressure side becomes an abnormally high pressure. In addition, the high pressure on the high pressure side is when high refrigeration capacity is required. In such a case, the compressor is operating at the maximum discharge capacity, and the pressure on the high pressure side exceeds the predetermined pressure. Even in such a case, since it is not necessary to control the discharge pressure to be reduced on the compressor side, it is possible to efficiently operate the compressor at a high discharge pressure and maintain a high refrigeration capacity.
JP 2004-142701 A (FIGS. 2 and 5)

しかしながら、従来の膨張装置では、ベローズを使用したものは、高圧側の圧力を絶対圧で感知して制御することができるが、高圧を直接受けているベローズの耐圧を考慮する必要があり、差圧制御弁構造のものにあっては、高圧側の圧力は、冷媒入口と冷媒出口との差圧に低圧側の圧力を加えた値で表わされるので、高圧側の圧力は低圧側の圧力が変化すれば、その影響を直接受けてしまうため、絶対圧で管理することができないという問題点があった。   However, in conventional expansion devices that use bellows, the pressure on the high pressure side can be sensed and controlled by absolute pressure, but the pressure resistance of the bellows that directly receives high pressure must be taken into account. In the case of the pressure control valve structure, the pressure on the high pressure side is expressed by a value obtained by adding the pressure on the low pressure side to the pressure difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet. If it changes, it will be directly affected by it, so there is a problem that it cannot be managed with absolute pressure.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、入口の圧力と出口の圧力との差圧で動作しながら高圧側の圧力が絶対圧で所定の圧力を超えると圧力逃がし弁として機能する膨張装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and functions as a pressure relief valve when the pressure on the high-pressure side exceeds a predetermined pressure as an absolute pressure while operating with a differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure. An object of the present invention is to provide an expansion device.

本発明では上記問題を解決するために、冷凍サイクルを循環する冷媒を膨張させる膨張装置において、前記冷媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧により開弁する差圧制御弁と、前記差圧制御弁を閉弁方向に付勢するよう配置されて前記差圧が所定値以上の大きさになると前記差圧制御弁が開弁されるスプリングと、下流側に配置されて下流側の前記冷媒の温度または圧力の変化に応じて前記差圧制御弁が開弁する前記差圧の前記所定値を補正するアクチュエータと、を備えていることを特徴とする膨張装置が提供される。   In the present invention, in order to solve the above problem, in the expansion device for expanding the refrigerant circulating in the refrigeration cycle, a differential pressure control valve opened by a differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the refrigerant; A spring arranged to urge the differential pressure control valve in the valve closing direction so that the differential pressure control valve is opened when the differential pressure exceeds a predetermined value; And an actuator that corrects the predetermined value of the differential pressure that is opened by the differential pressure control valve in response to a change in temperature or pressure of the refrigerant.

このような膨張装置によれば、アクチュエータが下流側の冷媒の温度または圧力の変化に応じて差圧制御弁が開弁する差圧の所定値を補正するように構成している。これにより、差圧制御弁の下流側の圧力は、アクチュエータによって出口温度に対応する圧力として感知されており、あるいはアクチュエータによって直接感知されているので、この膨張装置は、差圧制御弁の上流側の入口圧力があたかも絶対圧で制御されているかのように振舞うことになる。その高圧側の入口圧力が所定の圧力を超えると、スプリングが撓んで差圧制御弁を急激に開弁させて高圧圧力を下流側に逃がすので、入口圧力は所定の圧力に保たれ、それ以上に入口圧力が上がることはなくなる。   According to such an expansion device, the actuator is configured to correct a predetermined value of the differential pressure at which the differential pressure control valve opens in accordance with a change in temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side. As a result, the pressure on the downstream side of the differential pressure control valve is sensed as a pressure corresponding to the outlet temperature by the actuator or directly sensed by the actuator. Behaves as if the inlet pressure is controlled by absolute pressure. When the inlet pressure on the high pressure side exceeds the predetermined pressure, the spring is bent and the differential pressure control valve is suddenly opened to release the high pressure pressure downstream, so that the inlet pressure is maintained at the predetermined pressure and beyond The inlet pressure will not increase.

本発明の膨張装置は、アクチュエータによって検出された下流側の冷媒の温度または圧力の変化に応じて差圧制御弁が開弁する差圧の所定値を補正するようにし、つまり、差圧制御弁の設定差圧を低圧側の温度または圧力で補正するように構成したので、差圧制御弁が差圧で動作するにもかかわらず、低圧側の圧力の影響を受けることなく高圧側の入口圧力をあたかも絶対圧で感知しているかの如く動作することが可能になるという利点がある。   The expansion device of the present invention corrects a predetermined value of the differential pressure that opens the differential pressure control valve in accordance with a change in temperature or pressure of the downstream refrigerant detected by the actuator, that is, the differential pressure control valve. Because the set differential pressure is corrected with the temperature or pressure on the low pressure side, the inlet pressure on the high pressure side is not affected by the pressure on the low pressure side even though the differential pressure control valve operates with the differential pressure. There is an advantage that it is possible to operate as if it is detected by absolute pressure.

また、その入口圧力がコンプレッサの運転状態によって所定の圧力を超えて高くなることがあっても、入口圧力がその所定の圧力を超えるとスプリングが撓んで差圧制御弁を急激に開弁して入口圧力を減圧するので、入口圧力はその所定の圧力に保たれるようになり、高圧側が異常に高圧になる状況も確実に回避することが可能になる。   Even if the inlet pressure exceeds the predetermined pressure depending on the operating condition of the compressor, if the inlet pressure exceeds the predetermined pressure, the spring bends and the differential pressure control valve opens suddenly. Since the inlet pressure is reduced, the inlet pressure is maintained at the predetermined pressure, and a situation where the high pressure side becomes abnormally high can be reliably avoided.

以下、本発明の実施の形態を、冷媒に二酸化炭素を使用した冷凍サイクルに適用した膨張装置を例に図面を参照して詳細に説明する。
図1は第1の実施の形態に係る膨張装置を適用した冷凍サイクルを示すシステム図、図2は二酸化炭素のモリエル線図、図3は第1の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図、図4は第1の実施の形態に係る膨張装置の開弁特性を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example an expansion device applied to a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant.
1 is a system diagram showing a refrigeration cycle to which an expansion device according to a first embodiment is applied, FIG. 2 is a Mollier diagram of carbon dioxide, and FIG. 3 shows a configuration of the expansion device according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the valve opening characteristics of the expansion device according to the first embodiment.

冷凍サイクルは、図1に示したように、冷媒を圧縮するコンプレッサ1と、圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ2と、冷却された冷媒を絞り膨張させる膨張装置3と、膨張された冷媒を蒸発させるエバポレータ4と、冷凍サイクル中の余剰の冷媒を蓄えておくとともに蒸発された冷媒から気相の冷媒を分離してコンプレッサ1へ送るアキュムレータ5と、ガスクーラ2から膨張装置3へ流れる冷媒とアキュムレータ5からコンプレッサ1へ流れる冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器6とを備えている。図中、矢印は、冷媒の流れを表わしている。   As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle includes a compressor 1 that compresses refrigerant, a gas cooler 2 that cools the compressed refrigerant, an expansion device 3 that squeezes and expands the cooled refrigerant, and evaporates the expanded refrigerant. An evaporator 4 to be stored, an accumulator 5 that stores excess refrigerant in the refrigeration cycle and separates the vapor-phase refrigerant from the evaporated refrigerant and sends it to the compressor 1, and a refrigerant and accumulator 5 that flows from the gas cooler 2 to the expansion device And an internal heat exchanger 6 for exchanging heat with the refrigerant flowing to the compressor 1. In the figure, arrows indicate the flow of the refrigerant.

この冷凍サイクルでは、図2にA−B−C−D−Aで示されるように、気相状態の冷媒をコンプレッサ1にて圧縮して高温高圧の冷媒にし(A−B)、その高温高圧の冷媒をガスクーラ2にて冷却し(B−C)、冷却された冷媒を膨張装置3にて絞り膨張させることで低温低圧の冷媒にし(C−D)、その低温低圧の冷媒をエバポレータ4にて蒸発させる(D−A)、という動作をする。膨張装置3が冷媒を膨張させる過程で、圧力が飽和液線SLを下回ると、冷媒は気液二相状態になり、それがエバポレータ4で蒸発するときに、車室内の空気から蒸発潜熱を奪うことで、冷房が行われる。   In this refrigeration cycle, as shown by ABCD-A in FIG. 2, the refrigerant in the gas phase is compressed by the compressor 1 into a high-temperature and high-pressure refrigerant (A-B). The refrigerant is cooled by the gas cooler 2 (BC), and the cooled refrigerant is squeezed and expanded by the expansion device 3 to obtain a low-temperature and low-pressure refrigerant (CD), and the low-temperature and low-pressure refrigerant is supplied to the evaporator 4. Then, the operation of evaporating (DA) is performed. In the process where the expansion device 3 expands the refrigerant, when the pressure falls below the saturated liquid line SL, the refrigerant enters a gas-liquid two-phase state, and when it evaporates in the evaporator 4, it takes away latent heat of vaporization from the air in the passenger compartment. Thus, cooling is performed.

また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、ガスクーラ2の出口の冷媒とエバポレータ4の出口の冷媒とを熱交換する内部熱交換器6を設けて、エバポレータ4の入口の冷媒のエンタルピを低下させ、これによって冷凍能力を向上させることが一般に行われている。   In the refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, an internal heat exchanger 6 for exchanging heat between the refrigerant at the outlet of the gas cooler 2 and the refrigerant at the outlet of the evaporator 4 is provided to reduce the enthalpy of the refrigerant at the inlet of the evaporator 4. Thus, generally, the refrigerating capacity is improved.

この内部熱交換器6は、その内部に、ガスクーラ2から導入された高圧の冷媒が流れる高圧通路とアキュムレータ5から導入された低圧の冷媒が流れる低圧通路とを有しており、高圧通路の出口に膨張装置3を設けている。   The internal heat exchanger 6 has therein a high-pressure passage through which a high-pressure refrigerant introduced from the gas cooler 2 flows and a low-pressure passage through which a low-pressure refrigerant introduced from the accumulator 5 flows. Is provided with an expansion device 3.

すなわち、内部熱交換器6は、図3に示したように、そのボディ11にガスクーラ2から導入された冷媒が中を通って流出する高圧通路12が形成されていて、その高圧通路12の終端部には、取付孔13が形成され、その取付孔13に膨張装置3が装着されている。膨張装置3が取付孔13に装着された状態で、その取付孔13の開口端には、エバポレータ4に通じる配管14が固定ねじ15によりボディ11に螺着されている。この配管14は、内径が膨張装置3の外径よりも若干小さく形成されており、膨張装置3が高圧の冷媒によって取付孔13から抜け出てしまわないようにしている。   That is, as shown in FIG. 3, the internal heat exchanger 6 is formed with a high pressure passage 12 through which the refrigerant introduced from the gas cooler 2 flows out through the body 11, and the end of the high pressure passage 12. An attachment hole 13 is formed in the part, and the expansion device 3 is attached to the attachment hole 13. In a state where the expansion device 3 is mounted in the mounting hole 13, a pipe 14 communicating with the evaporator 4 is screwed to the body 11 with a fixing screw 15 at the open end of the mounting hole 13. The pipe 14 is formed to have an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the expansion device 3 so that the expansion device 3 does not escape from the mounting hole 13 by the high-pressure refrigerant.

内部熱交換器6に設けられた膨張装置3は、ボディ21を有し、そのボディ21は、その中央側部に高圧通路12の冷媒を導入する冷媒導入溝22が周設されており、その冷媒導入溝22は、ボディ21の中央に向かって冷媒入口23が設けられている。ボディ21は、また、その下部中央部に弁孔24が軸線方向に設けられ、その弁孔24の上流側は、冷媒入口23に連通されている。また、弁孔24の下流側には、これを開閉する弁体25が軸線方向に進退自在に配置されている。この弁体25は、冷媒入口23に導入された冷媒の圧力が開弁方向に受圧するように弁孔24の内径よりも大きな外径を有し、感温部を構成する形状記憶合金ばね26によって開弁方向に付勢されている。なお、この形状記憶合金ばね26のばね荷重の設定は、弁体25に外嵌により固定されている筒状のばね受け部材27を弁体25に関して軸線方向に位置を調整することで行われる。さらに、ボディ11には、この弁孔24をバイパスするように、オリフィス28が設けられている。   The expansion device 3 provided in the internal heat exchanger 6 has a body 21, and the body 21 is provided with a refrigerant introduction groove 22 for introducing the refrigerant of the high-pressure passage 12 in the center side portion thereof. The coolant introduction groove 22 is provided with a coolant inlet 23 toward the center of the body 21. The body 21 is also provided with a valve hole 24 in an axial direction at the lower center portion thereof, and the upstream side of the valve hole 24 communicates with the refrigerant inlet 23. Further, a valve body 25 for opening and closing the valve hole 24 is disposed downstream of the valve hole 24 so as to advance and retract in the axial direction. The valve body 25 has an outer diameter larger than the inner diameter of the valve hole 24 so that the pressure of the refrigerant introduced into the refrigerant inlet 23 is received in the valve opening direction, and the shape memory alloy spring 26 constituting the temperature sensing portion. Is biased in the valve opening direction. The spring load of the shape memory alloy spring 26 is set by adjusting the position of the cylindrical spring receiving member 27 fixed to the valve body 25 by external fitting in the axial direction with respect to the valve body 25. Further, the body 11 is provided with an orifice 28 so as to bypass the valve hole 24.

ボディ11は、また、その軸線方向に延びるシャフト29を軸線方向に進退自在に保持している。そのシャフト29の図の下端部は、弁孔24を貫通して延びていて弁体25に圧入により固定され、図の上端部には、ばね受け部材30を係止する径の大きな係止部が一体に形成されていて、シャフト29は、そのばね受け部材30を介してスプリング31により閉弁方向に付勢されている。これにより、膨張装置3は、弁孔24の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧によって開閉する差圧制御弁を構成している。なお、スプリング31は、膨張装置3の入口側の圧力が制御範囲の上限とされる、たとえば13MPaを超えると、撓んで差圧制御弁が開弁するようなばね荷重に設定されている。そのばね荷重の設定は、弁体25へのシャフト29の圧入量によって調整される。   The body 11 also holds a shaft 29 extending in the axial direction so as to be movable forward and backward in the axial direction. A lower end portion of the shaft 29 in the drawing extends through the valve hole 24 and is fixed to the valve body 25 by press-fitting. A locking portion having a large diameter for locking the spring receiving member 30 is provided at the upper end portion in the drawing. Are integrally formed, and the shaft 29 is urged in a valve closing direction by a spring 31 through a spring receiving member 30 thereof. As a result, the expansion device 3 constitutes a differential pressure control valve that opens and closes due to the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the valve hole 24. Note that the spring 31 is set to a spring load that is bent and opens the differential pressure control valve when the pressure on the inlet side of the expansion device 3 exceeds the upper limit of the control range, for example, 13 MPa. The setting of the spring load is adjusted by the press-fit amount of the shaft 29 to the valve body 25.

この差圧制御弁の低圧側に配置された形状記憶合金ばね26は、温度サイクルに対して可逆的にばね荷重が変化するもので、変態点より低い温度では、ばね荷重が小さく、変態点より高い温度になると、ばね荷重が温度変化に比例して大きくなる特性を有している。したがって、この形状記憶合金ばね26は、低圧側の冷媒の温度に相当するばね荷重を弁体25に付与して高圧側の圧力を制御する感温アクチュエータとして機能し、低温側感温部を構成している。   The shape memory alloy spring 26 disposed on the low pressure side of the differential pressure control valve has a spring load that reversibly changes with respect to the temperature cycle. At a temperature lower than the transformation point, the spring load is small and less than the transformation point. When the temperature is high, the spring load is increased in proportion to the temperature change. Therefore, the shape memory alloy spring 26 functions as a temperature-sensitive actuator that applies a spring load corresponding to the temperature of the refrigerant on the low-pressure side to the valve body 25 to control the pressure on the high-pressure side, and constitutes a low-temperature-side temperature sensing unit. is doing.

なお、ボディ21の冷媒導入溝22よりも図の下方には、シール用のOリング32が周設されていて、膨張装置3を取付孔13に装着したときに、高圧通路12と配管14との間をシールしている。同様に、配管14を螺着している固定ねじ15の内側にて、ボディ11と配管14との間にOリング33を配置して膨張装置3の低圧側を大気からシールしている。   In addition, an O-ring 32 for sealing is provided below the refrigerant introduction groove 22 of the body 21 in the figure, and when the expansion device 3 is attached to the attachment hole 13, the high-pressure passage 12, the pipe 14, The space between them is sealed. Similarly, an O-ring 33 is arranged between the body 11 and the pipe 14 inside the fixing screw 15 to which the pipe 14 is screwed, and the low pressure side of the expansion device 3 is sealed from the atmosphere.

以上の構成の膨張装置3において、その入口側の圧力と出口側の圧力との差圧が小さいとき、スプリング31はそのような差圧によって撓むことがないので、差圧制御弁は閉弁しており、そのとき、内部熱交換器6を通過してきた高圧の冷媒は、オリフィス28を介して流れる。そのオリフィス28を出たとき、冷媒は断熱膨張して低温・低圧の冷媒になり、配管14を通ってエバポレータ4に送り込まれる。   In the expansion device 3 having the above-described configuration, when the differential pressure between the pressure on the inlet side and the pressure on the outlet side is small, the spring 31 does not bend due to such differential pressure, so the differential pressure control valve is closed. At that time, the high-pressure refrigerant that has passed through the internal heat exchanger 6 flows through the orifice 28. When exiting the orifice 28, the refrigerant adiabatically expands to become a low-temperature / low-pressure refrigerant and is sent to the evaporator 4 through the pipe 14.

膨張装置3の入口圧力が高くなっていって制御範囲の上限である13MPaに達するまでは、図4に示したように、膨張装置3の絞り通路断面積は、オリフィス28の断面積によって決まる一定の絞り通路断面積を有している。膨張装置3の入口圧力が13MPaに達すると、差圧制御弁はスプリング31による閉弁方向の付勢力に打ち勝って開弁する。差圧制御弁の弁孔24はオリフィス28に比較して径が十分に大きいので、入口圧力が開弁点を超えると、膨張装置3の絞り通路断面積は急増する。これにより、入口圧力は常に開弁点の圧力以下に保たれることになる。   Until the inlet pressure of the expansion device 3 increases and reaches 13 MPa, which is the upper limit of the control range, the throttle passage cross-sectional area of the expansion device 3 is constant determined by the cross-sectional area of the orifice 28 as shown in FIG. The throttle passage has a cross-sectional area. When the inlet pressure of the expansion device 3 reaches 13 MPa, the differential pressure control valve opens overcoming the urging force of the spring 31 in the valve closing direction. Since the diameter of the valve hole 24 of the differential pressure control valve is sufficiently larger than that of the orifice 28, the throttle passage cross-sectional area of the expansion device 3 rapidly increases when the inlet pressure exceeds the valve opening point. As a result, the inlet pressure is always kept below the pressure at the valve opening point.

一方、差圧制御弁の低圧側に配置された形状記憶合金ばね26は、膨張装置3を出た冷媒の出口温度を感知して、出口温度が高いときは、差圧制御弁を開弁方向に作用し、出口温度が低いときは、差圧制御弁を閉弁方向に作用する。すなわち、出口温度が形状記憶合金ばね26のマルテンサイト変態温度を超えて高いとき、形状記憶合金ばね26は、オーステナイト相に変化しており、そのとき、温度に従ってばね荷重が大きく変化する特性を有している。そのため、形状記憶合金ばね26は、出口温度の変化に対応して変化するばね荷重を有し、弁体25にその出口温度に対応する荷重を開弁方向にかけていることになる。   On the other hand, the shape memory alloy spring 26 arranged on the low pressure side of the differential pressure control valve senses the outlet temperature of the refrigerant that has left the expansion device 3 and opens the differential pressure control valve when the outlet temperature is high. When the outlet temperature is low, the differential pressure control valve acts in the valve closing direction. That is, when the outlet temperature is higher than the martensitic transformation temperature of the shape memory alloy spring 26, the shape memory alloy spring 26 changes to an austenite phase, and at that time, the spring load has a characteristic that changes greatly according to the temperature. is doing. Therefore, the shape memory alloy spring 26 has a spring load that changes in response to a change in the outlet temperature, and a load corresponding to the outlet temperature is applied to the valve body 25 in the valve opening direction.

たとえば、膨張装置3の出口温度が10℃のとき、図2のモリエル線図によれば、低圧側の圧力は約4.6MPaである。このため、形状記憶合金ばね26は、温度が10℃のときにその圧力に相当するばね荷重が発生するよう設定されている。このとき、差圧制御弁は、スプリングの設定を、8.4MPaの差圧で開くように調整してある。これにより、膨張装置3の入口圧力は、出口温度に対応する圧力である4.6MPaを基準として相対値の差圧である8.4MPaが上乗せされた値の13MPaに一義的に特定されたことになる。このときの冷凍サイクルの圧力変化は、A−B−C−D−Aである。   For example, when the outlet temperature of the expansion device 3 is 10 ° C., the pressure on the low pressure side is about 4.6 MPa according to the Mollier diagram of FIG. For this reason, the shape memory alloy spring 26 is set so that a spring load corresponding to the pressure is generated when the temperature is 10 ° C. At this time, the differential pressure control valve is adjusted so that the spring setting is opened with a differential pressure of 8.4 MPa. As a result, the inlet pressure of the expansion device 3 was uniquely specified to 13 MPa, which is a value obtained by adding 8.4 MPa, which is a differential pressure difference relative to 4.6 MPa, which is the pressure corresponding to the outlet temperature. become. The pressure change of the refrigeration cycle at this time is A-B-C-D-A.

ここで、膨張装置3の出口温度が20℃に上昇したとすると、形状記憶合金ばね26は、そのばね荷重が大きくなって差圧制御弁を開弁方向に作用し、そのときに差圧制御弁が開弁する差圧は、図2から、約7.15MPaに変化する。この出口温度が20℃のときの冷媒の圧力は、約5.85MPaであるので、膨張装置3の入口圧力は、13MPaに設定されたことになる。このときの冷凍サイクルの圧力変化は、A’−B−C−D’−A’である。   Here, if the outlet temperature of the expansion device 3 rises to 20 ° C., the shape memory alloy spring 26 increases its spring load and acts on the differential pressure control valve in the valve opening direction. The differential pressure at which the valve opens changes from FIG. 2 to about 7.15 MPa. Since the refrigerant pressure when the outlet temperature is 20 ° C. is about 5.85 MPa, the inlet pressure of the expansion device 3 is set to 13 MPa. The pressure change of the refrigeration cycle at this time is A'-B-C-D'-A '.

以上のように、高い冷凍能力が要求されていてコンプレッサ1がその最大吐出容量で運転しているとき、膨張装置3は、入口圧力と出口圧力との差圧および出口温度を感知していて、その差圧を出口温度に対応する圧力に上乗せするように温度補正していることで、入口圧力があたかも絶対圧で制御されているように動作する。しかも、その入口圧力が13MPaを超えてしまうような場合には、差圧制御弁は単に圧力逃がし弁として機能して急激に開弁するので、結局、入口圧力は、13MPaに保たれるように制御されることになり、入口圧力が異常に高圧になることもない。   As described above, when a high refrigeration capacity is required and the compressor 1 is operating at its maximum discharge capacity, the expansion device 3 senses the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure and the outlet temperature. By performing temperature correction so that the differential pressure is added to the pressure corresponding to the outlet temperature, the inlet pressure operates as if it is controlled by an absolute pressure. Moreover, if the inlet pressure exceeds 13 MPa, the differential pressure control valve simply functions as a pressure relief valve and opens rapidly, so that the inlet pressure is maintained at 13 MPa. As a result, the inlet pressure does not become abnormally high.

図5は第2の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図5において、図3に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 5 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the second embodiment. In FIG. 5, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第2の実施の形態に係る膨張装置3aは、第1の実施の形態に係る膨張装置3と比較し、膨張装置3の入口における冷媒の温度を感知して、冷凍サイクルを効率よく運転できるように構成した点で異なる。   The expansion device 3a according to the second embodiment can efficiently operate the refrigeration cycle by sensing the temperature of the refrigerant at the inlet of the expansion device 3, as compared with the expansion device 3 according to the first embodiment. It differs in the point comprised as follows.

すなわち、この膨張装置3aでは、ボディ21の図の上部は、筒状のシリンダが一体に形成されており、その中には、入口圧力が13MPaを超えると撓んで差圧制御弁を開弁させるよう作用するスプリング31と、入口温度を感知する形状記憶合金ばね41とが直列に配置されて収容されており、その形状記憶合金ばね41には、そのばね特性を調整するためのバイアス用のスプリング42が並列に配置されている。すなわち、形状記憶合金ばね41およびバイアス用のスプリング42は、シャフト29の図の上端に一体に形成された係止部に係止されているばね受け部材30と中央にシャフト29が遊貫されているばね受け部材43との間に配置され、スプリング31は、ばね受け部材43と筒状のシリンダの底部との間に配置されている。ばね受け部材43は、シリンダに圧入された調整部材44によって図の上方への移動が規制され、シャフト29に固定されたストッパ45によって図の下方への移動が規制されるようになっている。   That is, in the expansion device 3a, a cylindrical cylinder is integrally formed in the upper part of the body 21 in the figure, and when the inlet pressure exceeds 13 MPa, it is bent to open the differential pressure control valve. A spring 31 acting as described above and a shape memory alloy spring 41 for sensing the inlet temperature are accommodated in series, and the shape memory alloy spring 41 includes a bias spring for adjusting the spring characteristics. 42 are arranged in parallel. That is, the shape memory alloy spring 41 and the biasing spring 42 are loosely coupled with a spring receiving member 30 that is locked to a locking portion formed integrally with the upper end of the shaft 29 in the figure, and the shaft 29 is loosely passed through the center. The spring 31 is disposed between the spring receiving member 43 and the bottom of the cylindrical cylinder. The spring receiving member 43 is restricted from moving upward in the drawing by an adjusting member 44 press-fitted into the cylinder, and is restricted from moving downward in the drawing by a stopper 45 fixed to the shaft 29.

調整部材44は、伸びきった無負荷状態のスプリング31にばね受け部材43を介して接触する位置までシリンダへ圧入されている。これにより、入口圧力が13MPa以下では、開弁方向の力がシャフト29と形状記憶合金ばね41およびバイアス用のスプリング42とを介してスプリング31に加わってもこのスプリング31は撓むことはなく、入口圧力が13MPaを超えたとき、撓んで差圧制御弁を迅速に開弁させる。   The adjusting member 44 is press-fitted into the cylinder up to a position where the adjusting member 44 comes into contact with the extended unloaded spring 31 via the spring receiving member 43. Thus, when the inlet pressure is 13 MPa or less, even if a force in the valve opening direction is applied to the spring 31 via the shaft 29, the shape memory alloy spring 41, and the biasing spring 42, the spring 31 does not bend. When the inlet pressure exceeds 13 MPa, it bends and opens the differential pressure control valve quickly.

一方、形状記憶合金ばね41は、入口温度を感知している。入口温度が低いとき、形状記憶合金ばね41は、ばね荷重が小さいため、形状記憶合金ばね41とスプリング42との合成荷重は小さく、差圧制御弁が開弁する設定差圧は小さい値に設定されることになる。入口温度が高くなるに従って、形状記憶合金ばね41とスプリング42との合成荷重は大きくなるので、設定差圧も大きい値に設定され、形状記憶合金ばね41の温度変化に対するばね荷重の変化が飽和する所定温度以上では、ばね受け部材30とばね受け部材43との間で形状記憶合金ばね41は、突っ張った状態になる。   On the other hand, the shape memory alloy spring 41 senses the inlet temperature. When the inlet temperature is low, the shape memory alloy spring 41 has a small spring load, so the combined load of the shape memory alloy spring 41 and the spring 42 is small, and the set differential pressure at which the differential pressure control valve opens is set to a small value. Will be. As the inlet temperature increases, the combined load of the shape memory alloy spring 41 and the spring 42 increases. Therefore, the set differential pressure is also set to a large value, and the change in the spring load with respect to the temperature change of the shape memory alloy spring 41 is saturated. Above the predetermined temperature, the shape memory alloy spring 41 is stretched between the spring receiving member 30 and the spring receiving member 43.

この膨張装置3aによれば、入口温度が低いときは、閉弁方向に作用する形状記憶合金ばね41およびバイアス用のスプリング42のばね荷重は小さいので、差圧制御弁は入口の圧力と出口の圧力との差圧でオリフィス28に相当する微小開度に開いていて、冷媒が流れ、冷媒は断熱膨張している。このとき、第1の実施の形態に係る膨張装置3と同様に、膨張装置3aの入口の圧力は、差圧制御弁の前後の差圧と出口温度に相当する圧力とによって決まる圧力に制御されている。   According to the expansion device 3a, when the inlet temperature is low, the spring load of the shape memory alloy spring 41 and the biasing spring 42 acting in the valve closing direction is small. It opens to a minute opening corresponding to the orifice 28 by a pressure difference from the pressure, the refrigerant flows, and the refrigerant adiabatically expands. At this time, similarly to the expansion device 3 according to the first embodiment, the pressure at the inlet of the expansion device 3a is controlled to a pressure determined by the differential pressure before and after the differential pressure control valve and the pressure corresponding to the outlet temperature. ing.

一方、膨張装置3aの入口における冷媒の温度は、形状記憶合金ばね41によって感知されており、入口温度の変化に応じて形状記憶合金ばね26により温度補正された差圧の所定値をシフトさせるようにしている。これにより、膨張装置3aの入口における冷媒の温度および圧力、すなわち、図2におけるポイントCの温度および圧力は、冷凍サイクルの成績係数を高く維持しながら冷凍能力を向上できるとされる最適制御線に近似した制御線CLに沿って制御することができるようになる。   On the other hand, the temperature of the refrigerant at the inlet of the expansion device 3a is sensed by the shape memory alloy spring 41, and the predetermined value of the differential pressure corrected by the shape memory alloy spring 26 is shifted according to the change in the inlet temperature. I have to. Thereby, the temperature and pressure of the refrigerant at the inlet of the expansion device 3a, that is, the temperature and pressure at the point C in FIG. Control can be performed along the approximate control line CL.

もちろん、この膨張装置3aにおいても、その入口圧力が上昇して13MPaを超えてしまうような場合には、スプリング31が撓んで差圧制御弁を急激に開弁するので、入口圧力が開弁点の圧力以上に上がることはない。   Of course, also in this expansion device 3a, when the inlet pressure rises and exceeds 13 MPa, the spring 31 is bent and the differential pressure control valve is suddenly opened. The pressure does not rise above that.

図6は第3の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図6において、図5に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 6 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the third embodiment. In FIG. 6, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第3の実施の形態に係る膨張装置3bは、第2の実施の形態に係る膨張装置3aと比較して、スプリング31と、形状記憶合金ばね41およびスプリング42との位置関係を逆にした点で異なる。   In the expansion device 3b according to the third embodiment, the positional relationship between the spring 31, the shape memory alloy spring 41, and the spring 42 is reversed as compared with the expansion device 3a according to the second embodiment. It is different in point.

この膨張装置3bによれば、入口温度が低いとき、形状記憶合金ばね41はばね荷重が小さく、入口の圧力と出口の圧力との差圧による弁体25の開弁力がシャフト29、ばね受け部材30、スプリング31およびばね受け部材43を介して伝達されることで撓められるので、差圧制御弁は微小に開弁している。このとき、膨張装置3bの入口の圧力は、第1および第2の実施の形態に係る膨張装置3,3aと同様に、差圧制御弁の前後の差圧と出口温度に相当する圧力とによって決まる圧力に制御されている。また、膨張装置3aの入口に設けられた形状記憶合金ばね41によって、膨張装置3aの入口における冷媒の温度は、最適制御線に近似した制御線CLに沿って制御される。膨張装置3aの入口圧力に対しては、スプリング31が13MPaを超える圧力を感知すると、差圧制御弁を急激に開弁させる。   According to this expansion device 3b, when the inlet temperature is low, the shape memory alloy spring 41 has a small spring load, and the valve opening force of the valve body 25 due to the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure is the shaft 29, the spring receiver. Since it is bent by being transmitted through the member 30, the spring 31 and the spring receiving member 43, the differential pressure control valve is slightly opened. At this time, the pressure at the inlet of the expansion device 3b is determined by the differential pressure before and after the differential pressure control valve and the pressure corresponding to the outlet temperature, as in the expansion devices 3 and 3a according to the first and second embodiments. The pressure is controlled to be determined. The shape memory alloy spring 41 provided at the inlet of the expansion device 3a controls the temperature of the refrigerant at the inlet of the expansion device 3a along a control line CL that approximates the optimal control line. With respect to the inlet pressure of the expansion device 3a, when the spring 31 senses a pressure exceeding 13 MPa, the differential pressure control valve is suddenly opened.

図7は第4の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図7において、図5に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 7 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the fourth embodiment. In FIG. 7, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第4の実施の形態に係る膨張装置3cは、第2の実施の形態に係る膨張装置3aと比較して、基本的な構成は同じであるが、高圧感知用のスプリング31、形状記憶合金ばね41およびスプリング42の組み立ておよび調整が容易になるよう構成した点で異なる。   The expansion device 3c according to the fourth embodiment has the same basic configuration as the expansion device 3a according to the second embodiment, but the high pressure sensing spring 31 and the shape memory alloy. The difference is that the spring 41 and the spring 42 are configured to be easily assembled and adjusted.

すなわち、この膨張装置3cでは、中央にシャフト29が遊貫されているばね受け部材43が形状記憶合金ばね41およびスプリング42を収容している筒状体と一体に形成され、その筒状体にばね受け部材30を介して形状記憶合金ばね41およびスプリング42のばね荷重を調整するためのストッパ45が圧入されている。また、そのばね受け部材43は、スプリング31の図の上部に載せられ、それらを収容するように筒状の形状を有する調整部材44がボディ21に固定されている。   That is, in the expansion device 3c, the spring receiving member 43 having the shaft 29 loosely passed through the center is integrally formed with the cylindrical body containing the shape memory alloy spring 41 and the spring 42, and the cylindrical body A stopper 45 for adjusting the spring load of the shape memory alloy spring 41 and the spring 42 is press-fitted through the spring receiving member 30. The spring receiving member 43 is placed on the upper part of the spring 31 in the figure, and an adjustment member 44 having a cylindrical shape is fixed to the body 21 so as to accommodate them.

この膨張装置3cを組み立てる際には、まず、形状記憶合金ばね41およびスプリング42があらかじめばね荷重を調整しながら組み立てられる。つまり、ばね受け部材43の筒状体の中に、形状記憶合金ばね41およびスプリング42とばね受け部材30とをこの順で入れ、その筒状体にストッパ45を所定位置まで圧入することにより形状記憶合金ばね41およびスプリング42のばね荷重を調整し、高温側感温部を構成しておく。次いで、ボディ21の図の上部空間に配置したスプリング31の上に調整済みの高温側感温部を載せ、その上から図の上部が内側に屈曲された係止部を有する筒状形状の調整部材44を被せ、その図の下部にボディ21の上部が部分的に圧入されている状態でさらに調整部材44を図の下方へその係止部がばね受け部材43の図の上端へ当接するまで押し下げることで調整部材44をボディ21に固定する。さらに、必要に応じて調整部材44を図の下方へさらに押し下げることにより、スプリング31のばね荷重を調整することができる。最後に、シャフト29が図の上方から挿入され、さらに、形状記憶合金ばね26のばね荷重が調整された弁体25に、差圧制御弁が形状記憶合金ばね26によって所定の最小開度になるように所定量圧入されることによって、この膨張装置3cが組み立てられる。   When assembling the expansion device 3c, first, the shape memory alloy spring 41 and the spring 42 are assembled while adjusting the spring load in advance. That is, the shape memory alloy spring 41, the spring 42, and the spring receiving member 30 are placed in this order in the cylindrical body of the spring receiving member 43, and the stopper 45 is press-fitted into the cylindrical body to a predetermined position. The spring loads of the memory alloy spring 41 and the spring 42 are adjusted to configure the high temperature side temperature sensing part. Then, the adjusted high temperature side temperature sensing part is placed on the spring 31 disposed in the upper space of the body 21 in the figure, and the adjustment of the cylindrical shape having a locking part in which the upper part of the figure is bent inward from above. With the member 44 covered, with the upper part of the body 21 being partially press-fitted into the lower part of the figure, the adjustment member 44 is further moved downward in the figure until the locking part abuts on the upper end of the spring receiving member 43 in the figure. The adjustment member 44 is fixed to the body 21 by pushing down. Furthermore, the spring load of the spring 31 can be adjusted by further pushing down the adjusting member 44 downward as needed. Finally, the shaft 29 is inserted from above, and the differential pressure control valve has a predetermined minimum opening degree by the shape memory alloy spring 26 to the valve body 25 in which the spring load of the shape memory alloy spring 26 is adjusted. Thus, the expansion device 3c is assembled by press-fitting a predetermined amount.

この膨張装置3cは、第2の実施の形態に係る膨張装置3aと比較して、基本的な構成は同じであるので、その動作も膨張装置3aと何ら変わらない。
図8は第5の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図、図9は第5の実施の形態に係る膨張装置の開弁特性を示す図である。図8において、図7に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。
Since the basic configuration of the expansion device 3c is the same as that of the expansion device 3a according to the second embodiment, the operation thereof is the same as that of the expansion device 3a.
FIG. 8 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the fifth embodiment, and FIG. 9 is a view showing the valve opening characteristics of the expansion device according to the fifth embodiment. 8, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第5の実施の形態に係る膨張装置3dは、第4の実施の形態に係る膨張装置3cにおける形状記憶合金ばね41およびそのバイアス用のスプリング42を含む高温側感温部の代わりに、差圧制御弁を13MPaより低い差圧で開弁させるスプリング42aを備えている点で異なる。   The expansion device 3d according to the fifth embodiment is different from the high temperature side temperature sensing unit including the shape memory alloy spring 41 and the biasing spring 42 in the expansion device 3c according to the fourth embodiment. The difference is that a spring 42a for opening the pressure control valve with a differential pressure lower than 13 MPa is provided.

この構成の膨張装置3dによれば、図9に示したように、上流側における冷媒の入口圧力の変化に対して開弁する開弁点を2つ有する特性になっている。すなわち、この膨張装置3dは、入口圧力が低い段階では所定の最小開度にあって、一定の絞り通路断面積になっている。入口圧力が高くなって、まず、入口圧力がスプリング42aにより設定される所定の設定値を超えると、スプリング42aが撓んで差圧制御弁が開弁し、入口圧力が大きくなるに従って絞り通路断面積が比例的に増加する。さらに、入口圧力が高くなってスプリング31により設定される13MPaを超えると、差圧制御弁が急激に開弁する。これにより、入口圧力は、低下するので、13MPaを超えて高くなることはない。   According to the expansion device 3d having this configuration, as shown in FIG. 9, the expansion device 3d has a characteristic of having two valve opening points that are opened in response to a change in the refrigerant inlet pressure on the upstream side. That is, the expansion device 3d is at a predetermined minimum opening when the inlet pressure is low and has a constant throttle passage cross-sectional area. When the inlet pressure becomes high and the inlet pressure exceeds a predetermined set value set by the spring 42a, the spring 42a is bent and the differential pressure control valve is opened. As the inlet pressure increases, the throttle passage cross-sectional area increases. Increases proportionally. Furthermore, when the inlet pressure increases and exceeds 13 MPa set by the spring 31, the differential pressure control valve opens rapidly. Thereby, since an inlet pressure falls, it does not become higher than 13 MPa.

図10は第6の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図10において、図5に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 10 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the sixth embodiment. 10, components having the same or equivalent functions as the components shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第6の実施の形態に係る膨張装置3eは、第2の実施の形態に係る膨張装置3aと基本的な構成は同じであるが、高温側感温部が、膨張装置3aでは内部熱交換器6の出口温度を感知しているのに対して、内部熱交換器6の入口温度、つまりガスクーラ2の出口温度を感知するようにした点で異なる。   The expansion device 3e according to the sixth embodiment has the same basic configuration as that of the expansion device 3a according to the second embodiment, but the high-temperature side temperature sensing unit is an internal heat exchanger in the expansion device 3a. The difference is that the outlet temperature of the internal heat exchanger 6, that is, the outlet temperature of the gas cooler 2 is detected while the outlet temperature of the gas generator 6 is detected.

内部熱交換器6では、そのボディ11に形成された高圧通路12において、ガスクーラ2から高圧の冷媒が導入される冷媒入口通路46は、膨張装置3eが取り付けられる取付孔13の近傍を通るよう形成されている。その取付孔13は、冷媒入口通路46まで貫通するように形成されていて、膨張装置3eを取付孔13に装着したとき、その高温側感温部が冷媒入口通路46内に位置するようになっている。そして、この膨張装置3eでは、これを取付孔13に装着した状態で、冷媒入口通路46の冷媒が冷媒入口23へ漏れることがないようOリング47がボディ21に周設されている。   In the internal heat exchanger 6, in the high-pressure passage 12 formed in the body 11, the refrigerant inlet passage 46 into which the high-pressure refrigerant is introduced from the gas cooler 2 is formed so as to pass in the vicinity of the mounting hole 13 to which the expansion device 3e is attached. Has been. The attachment hole 13 is formed so as to penetrate to the refrigerant inlet passage 46, and when the expansion device 3 e is attached to the attachment hole 13, the high temperature side temperature sensing portion is positioned in the refrigerant inlet passage 46. ing. In the expansion device 3 e, an O-ring 47 is provided around the body 21 so that the refrigerant in the refrigerant inlet passage 46 does not leak into the refrigerant inlet 23 in a state where the expansion device 3 e is mounted in the attachment hole 13.

この膨張装置3eの構成においても、高温側感温部が内部熱交換器6の冷媒入口通路46にてガスクーラ2の出口の温度を感知する以外、その動作については、膨張装置3aと同じである。   Also in the configuration of the expansion device 3e, the operation is the same as that of the expansion device 3a except that the high temperature side temperature sensing unit senses the temperature of the outlet of the gas cooler 2 in the refrigerant inlet passage 46 of the internal heat exchanger 6. .

図11は第7の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図11において、図10に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 11 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the seventh embodiment. In FIG. 11, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 10 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第7の実施の形態に係る膨張装置3fは、第6の実施の形態に係る膨張装置3eと比較して、ガスクーラ2の出口の温度を感知する高温側感温部の構成を簡略化した点で異なる。すなわち、膨張装置3fは、膨張装置3eの高温側感温部が有しているストッパ45を排除した構成にして、形状記憶合金ばね41およびスプリング42と高圧感知用のスプリング31とが直列に配置されるようにしている。これにより、ガスクーラ2の出口の温度および圧力が高いときに、形状記憶合金ばね41が高圧感知用のスプリング31のばね荷重を強くする方向に作用するので、差圧制御弁が圧力に対する開弁点の特性が急激な変化を示すのではなく、多少滑らかな特性になる。   Compared with the expansion device 3e according to the sixth embodiment, the expansion device 3f according to the seventh embodiment has a simplified configuration of the high temperature side temperature sensing unit that senses the temperature of the outlet of the gas cooler 2. It is different in point. That is, the expansion device 3f has a configuration in which the stopper 45 included in the high temperature side temperature sensing portion of the expansion device 3e is eliminated, and the shape memory alloy spring 41 and the spring 42 and the high pressure sensing spring 31 are arranged in series. To be. As a result, when the temperature and pressure at the outlet of the gas cooler 2 are high, the shape memory alloy spring 41 acts in a direction to increase the spring load of the high pressure sensing spring 31, so that the differential pressure control valve is open to the pressure. This characteristic does not show an abrupt change, but becomes a somewhat smooth characteristic.

図12は第8の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図12において、図3に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 12 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the eighth embodiment. 12, constituent elements having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第8の実施の形態に係る膨張装置3gは、第1の実施の形態に係る膨張装置3が高圧感知用のスプリング31を上流側に配置しているのに対し、下流側に配置している点で異なる。   The expansion device 3g according to the eighth embodiment is arranged downstream from the expansion device 3 according to the first embodiment, whereas the high-pressure sensing spring 31 is disposed upstream. Is different.

すなわち、この膨張装置3gは、ボディ21に形成された弁孔24の下流側に弁体25が配置されており、その弁体と一体に形成されて軸線方向に進退自在にボディ21に収容されたピストン51に対して、高圧感知用のスプリング31が閉弁方向に付勢するように配置され、低温側感温部の形状記憶合金ばね26が開弁方向に付勢するように配置されていて、高圧感知用のスプリング31は、ボディ21に螺着された調整ねじ52によってばね荷重が調整されている。これにより、上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との差圧を受けてスプリング31が撓むことにより差圧制御弁が開弁するときの差圧の所定値は、形状記憶合金ばね26が感知した下流側の冷媒の出口温度によって温度補正されることになり、上流側の冷媒圧力が高いときには、常に、スプリング31によって設定された13MPaに維持されることになる。   That is, the expansion device 3g has a valve body 25 disposed downstream of a valve hole 24 formed in the body 21, and is integrally formed with the valve body and is accommodated in the body 21 so as to be movable back and forth in the axial direction. Further, the high pressure sensing spring 31 is urged in the valve closing direction with respect to the piston 51, and the shape memory alloy spring 26 of the low temperature side temperature sensing unit is urged in the valve opening direction. The spring load for the high pressure sensing spring 31 is adjusted by an adjusting screw 52 screwed to the body 21. As a result, the predetermined value of the differential pressure when the differential pressure control valve opens when the spring 31 is bent by receiving the differential pressure between the upstream refrigerant pressure and the downstream refrigerant pressure is the shape memory alloy spring 26. Therefore, the temperature is corrected by the outlet temperature of the downstream refrigerant sensed, and when the upstream refrigerant pressure is high, the pressure is always maintained at 13 MPa set by the spring 31.

また、この膨張装置3gは、差圧制御弁の全閉時に最小流量の冷媒を流すためのオリフィス28が弁体25に設けられ、弁孔の上流側には、冷媒中の異物を除去するストレーナ53が設けられている。   In addition, the expansion device 3g is provided with an orifice 28 in the valve body 25 for flowing a minimum amount of refrigerant when the differential pressure control valve is fully closed, and a strainer that removes foreign matters in the refrigerant upstream of the valve hole. 53 is provided.

図13は第9の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図13において、図12に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 13 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the ninth embodiment. In FIG. 13, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 12 are given the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

この第9の実施の形態に係る膨張装置3hは、第8の実施の形態に係る膨張装置3gの差圧制御弁(以下、第1の差圧制御弁という)に第2の差圧制御弁を組み込んで開弁点が異なる2つの差圧制御弁が並列に機能するように構成している点で異なる。   The expansion device 3h according to the ninth embodiment includes a second differential pressure control valve in addition to the differential pressure control valve (hereinafter referred to as the first differential pressure control valve) of the expansion device 3g according to the eighth embodiment. The difference is that two differential pressure control valves with different valve opening points are configured to function in parallel.

すなわち、この膨張装置3hでは、第1の差圧制御弁の弁体25に設けられたオリフィス28が第2の差圧制御弁の弁孔とし、この弁孔を開閉するように下流側に弁体61が配置され、その弁体と一体に形成されたピストン62が第1の差圧制御弁のピストン51の中に軸線方向に進退自在に収容されている。このピストン62は、スプリング63によって閉弁方向に付勢されており、そのスプリング63は、ピストン51に螺着された調整ねじ64によってばね荷重が調整されている。また、第2の差圧制御弁の弁体61においても、第1および第2の差圧制御弁の全閉時に最小流量の冷媒を流すためのオリフィス65が設けられている。   That is, in the expansion device 3h, the orifice 28 provided in the valve body 25 of the first differential pressure control valve serves as the valve hole of the second differential pressure control valve, and the valve is provided downstream so as to open and close the valve hole. A body 61 is disposed, and a piston 62 formed integrally with the valve body is accommodated in the piston 51 of the first differential pressure control valve so as to be movable back and forth in the axial direction. The piston 62 is urged in the valve closing direction by a spring 63, and the spring load of the spring 63 is adjusted by an adjustment screw 64 screwed to the piston 51. In addition, the valve body 61 of the second differential pressure control valve is also provided with an orifice 65 for allowing a minimum flow rate of refrigerant to flow when the first and second differential pressure control valves are fully closed.

このような膨張装置3hによれば、上流側における冷媒の入口圧力の変化に対して開弁する開弁点を2つ有する図9に示したような特性になっている。すなわち、この膨張装置3hでは、形状記憶合金ばね26が下流側の冷媒の出口温度を感知して第1の差圧制御弁が開弁するときの差圧の所定値を補正していることにより、入口圧力は擬似的に絶対圧で感知されている。ここで、その入口圧力が低い段階では、膨張装置3hの絞り通路断面積は、第2の差圧制御弁のオリフィス65の断面積によって決まる一定の絞り通路断面積を有している。その入口圧力が高くなって、まず、上流側の入口圧力と下流側の出口圧力との差圧がスプリング63により設定される圧力を超えると、第2の差圧制御弁が開弁し、差圧が大きくなるに従って絞り通路断面積が比例的に増加する。その後、入口圧力が13MPaに達すると、第1の差圧制御弁が開弁を開始する。さらに、その入口圧力が高くなってスプリング31により設定される13MPaを超えると、第1の差圧制御弁が急激に開弁する。これにより、入口圧力は、低下するので、13MPaを超えて高くなることはない。   Such an expansion device 3h has a characteristic as shown in FIG. 9 having two valve opening points that are opened in response to a change in the inlet pressure of the refrigerant on the upstream side. That is, in this expansion device 3h, the shape memory alloy spring 26 senses the outlet temperature of the downstream refrigerant and corrects the predetermined value of the differential pressure when the first differential pressure control valve opens. The inlet pressure is detected as a pseudo absolute pressure. Here, when the inlet pressure is low, the throttle passage cross-sectional area of the expansion device 3h has a constant throttle passage cross-sectional area determined by the cross-sectional area of the orifice 65 of the second differential pressure control valve. When the inlet pressure becomes high and the differential pressure between the upstream inlet pressure and the downstream outlet pressure exceeds the pressure set by the spring 63, the second differential pressure control valve opens, As the pressure increases, the throttle passage cross-sectional area increases proportionally. Thereafter, when the inlet pressure reaches 13 MPa, the first differential pressure control valve starts to open. Further, when the inlet pressure becomes higher and exceeds 13 MPa set by the spring 31, the first differential pressure control valve is suddenly opened. Thereby, since an inlet pressure falls, it does not become higher than 13 MPa.

以上の第1ないし第9の実施の形態では、差圧制御弁の下流側の冷媒の温度変化に応じて低温側感温部が差圧制御弁の開弁差圧の所定値を補正するように構成している。しかし、開弁差圧の所定値は、差圧制御弁の下流側の冷媒の温度変化だけではなく、差圧制御弁の下流側の冷媒の圧力変化に応じて補正することもできる。これは、膨張装置出口では冷媒が飽和液状態になっており、この飽和液状態では、図2のモリエル線図にD−AまたはD’−A’で示されるように、温度および圧力は変化しないで一定であるので、温度が決まれば圧力が決まることによる。このように、膨張装置出口側のエバポレータ4では、その蒸発圧力が一定であり、しかも、温度と圧力とは一次の関係にあるので、膨張装置出口における圧力の感知は、膨張装置出口の温度を感知していることと等価とみなすことができる。これにより、低温側感温部に代えて低温側感圧部が膨張装置出口の圧力を感知し、差圧制御弁の下流側の冷媒の圧力変化に応じて差圧制御弁の開弁差圧の所定値を補正するように構成することによっても第1ないし第9の実施の形態の膨張装置3〜3hと同じ機能を持たせることができる。以下、そのような低温側感圧部を備えた構成の詳細について説明する。   In the first to ninth embodiments described above, the low temperature side temperature sensing unit corrects the predetermined value of the valve opening differential pressure of the differential pressure control valve in accordance with the temperature change of the refrigerant on the downstream side of the differential pressure control valve. It is configured. However, the predetermined value of the valve opening differential pressure can be corrected not only according to the temperature change of the refrigerant downstream of the differential pressure control valve but also according to the pressure change of the refrigerant downstream of the differential pressure control valve. This is because the refrigerant is in a saturated liquid state at the outlet of the expansion device, and in this saturated liquid state, the temperature and pressure change as indicated by DA or D′-A ′ in the Mollier diagram of FIG. This is because the pressure is determined if the temperature is determined. As described above, in the evaporator 4 on the outlet side of the expansion device, the evaporation pressure is constant, and the temperature and the pressure are in a primary relationship. Therefore, sensing the pressure at the expansion device outlet detects the temperature at the expansion device outlet. It can be regarded as equivalent to sensing. As a result, instead of the low temperature side temperature sensing unit, the low temperature side pressure sensing unit senses the pressure at the outlet of the expansion device, and the differential pressure control valve opening differential pressure is detected according to the refrigerant pressure change downstream of the differential pressure control valve. Also, the same function as that of the expansion devices 3 to 3h of the first to ninth embodiments can be provided by correcting the predetermined value. Hereinafter, the detail of the structure provided with such a low temperature side pressure sensing part is demonstrated.

図14は第10の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図14において、図12に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 14 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the tenth embodiment. In FIG. 14, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 12 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第10の実施の形態に係る膨張装置3iは、第8の実施の形態に係る膨張装置3gの低温側感温部である形状記憶合金ばね26に代えて低温側感圧部を備えている。すなわち、この膨張装置3iは、パワーエレメント71がボディ21の筒状部開口端に螺着されている。このパワーエレメント71は、高い圧力を感知すると、差圧制御弁の開弁差圧を設定している高圧感知用のスプリング31のばね荷重を低減させる方向に作用してその開弁差圧の所定値を小さくする方向に補正する感圧アクチュエータとして機能する。   The expansion device 3i according to the tenth embodiment includes a low-temperature side pressure-sensitive portion instead of the shape memory alloy spring 26 that is the low-temperature-side temperature detection portion of the expansion device 3g according to the eighth embodiment. . That is, in the expansion device 3 i, the power element 71 is screwed onto the cylindrical portion opening end of the body 21. When the power element 71 senses a high pressure, the power element 71 acts in a direction to reduce the spring load of the high pressure sensing spring 31 that sets the valve opening differential pressure of the differential pressure control valve, and the valve opening differential pressure is predetermined. It functions as a pressure-sensitive actuator that corrects in the direction of decreasing the value.

このパワーエレメント71は、中央が外側に凸設された外側ハウジング72と中央が開口されてボディ21に結合するハブを有する内側ハウジング73とで金属薄板からなるダイヤフラム74を挟持し、これらの外周縁部を高圧ガスまたは真空雰囲気下で一緒に全周溶接することによって形成され、外側ハウジング72とダイヤフラム74とによって形成された密閉空間には、皿ばね75とスプリング76とばね受け部材77とが収容されている。皿ばね75の荷重調整は、適当なばね荷重を有する複数の皿ばね(図示の例では3枚)を組み合わせることによって調整され、スプリング76のばね荷重は、外側ハウジング72の端面を内側に塑性変形させてばね受け部材77の位置をスプリング76が圧縮される方向に変更することによって調整されている。ダイヤフラム74の皿ばね75が配置されている側と反対側には、ダイヤフラム74の変位をスプリング31に伝達する変位伝達部材78が配置されている。内側ハウジング73の内部には、段差によるストッパ79が形成されていて、変位伝達部材78がスプリング31のばね荷重を増やす方向へ移動するのを規制している。これにより、差圧制御弁の下流側の圧力が低い状態で運転しているときに、差圧制御弁に対して差圧の所定値を補正するのを禁止するようにしている。   The power element 71 has a diaphragm 74 made of a thin metal plate sandwiched between an outer housing 72 having a center projecting outward and an inner housing 73 having a hub that is open at the center and coupled to the body 21. The disc spring 75, the spring 76, and the spring receiving member 77 are accommodated in a sealed space formed by the outer housing 72 and the diaphragm 74 formed by welding all the parts together in a high-pressure gas or vacuum atmosphere. Has been. The load adjustment of the disc spring 75 is adjusted by combining a plurality of disc springs (three in the illustrated example) having appropriate spring loads, and the spring load of the spring 76 is plastically deformed with the end face of the outer housing 72 inward. Thus, the spring receiving member 77 is adjusted by changing the position of the spring receiving member 77 in the direction in which the spring 76 is compressed. A displacement transmitting member 78 that transmits the displacement of the diaphragm 74 to the spring 31 is disposed on the opposite side of the diaphragm 74 from the side where the disc spring 75 is disposed. A stopper 79 with a step is formed inside the inner housing 73 and restricts the displacement transmitting member 78 from moving in the direction of increasing the spring load of the spring 31. Thus, when the pressure on the downstream side of the differential pressure control valve is operating at a low level, the differential pressure control valve is prohibited from correcting the predetermined value of the differential pressure.

なお、この実施の形態では、パワーエレメント71に螺着されるボディ21のねじ山の一部がカットされて差圧制御弁の下流側の冷媒圧力がダイヤフラム74に容易に伝達するようにしているが、パワーエレメント71とボディ21との螺合部が完全に気密状態で結合されている訳ではないので、そのカット部分は、必ずしも必要なものではない。   In this embodiment, a part of the thread of the body 21 screwed to the power element 71 is cut so that the refrigerant pressure on the downstream side of the differential pressure control valve is easily transmitted to the diaphragm 74. However, since the screwed portion between the power element 71 and the body 21 is not completely joined in an airtight state, the cut portion is not always necessary.

以上の構成の膨張装置3iにおいて、その入口側の圧力と出口側の圧力との差圧が小さいとき、スプリング31はそのような差圧によって撓むことがないので、差圧制御弁は閉弁しており、そのとき、内部熱交換器6を通過してきた高圧の冷媒は、オリフィス28を介して流れる。そのオリフィス28を出たとき、冷媒は断熱膨張して低温・低圧の冷媒になり、配管14を通ってエバポレータ4に送り込まれる。   In the expansion device 3i configured as described above, when the differential pressure between the pressure on the inlet side and the pressure on the outlet side is small, the spring 31 does not bend due to such a differential pressure, so the differential pressure control valve is closed. At that time, the high-pressure refrigerant that has passed through the internal heat exchanger 6 flows through the orifice 28. When exiting the orifice 28, the refrigerant adiabatically expands to become a low-temperature / low-pressure refrigerant and is sent to the evaporator 4 through the pipe 14.

膨張装置3iの入口圧力が高くなっていって制御範囲の上限である13MPaに達するまでは、膨張装置3iの絞り通路断面積は、オリフィス28の断面積によって決まる一定の絞り通路断面積を有している。膨張装置3iの入口圧力が13MPaに達すると、差圧制御弁はスプリング31による閉弁方向の付勢力に打ち勝って開弁する。差圧制御弁の弁孔24はオリフィス28に比較して径が十分に大きいので、入口圧力が開弁点を超えると、膨張装置3iの絞り通路断面積は急増する。これにより、入口圧力は常に開弁点の圧力以下に保たれることになる。   Until the inlet pressure of the expansion device 3i increases and reaches 13 MPa, which is the upper limit of the control range, the expansion passage cross-sectional area of the expansion device 3i has a constant expansion passage cross-sectional area determined by the cross-sectional area of the orifice 28. ing. When the inlet pressure of the expansion device 3i reaches 13 MPa, the differential pressure control valve overcomes the urging force in the valve closing direction by the spring 31 and opens. Since the diameter of the valve hole 24 of the differential pressure control valve is sufficiently larger than that of the orifice 28, when the inlet pressure exceeds the valve opening point, the throttle passage sectional area of the expansion device 3i increases rapidly. As a result, the inlet pressure is always kept below the pressure at the valve opening point.

一方、差圧制御弁の低圧側に配置されたパワーエレメント71は、膨張装置3iを出た冷媒の出口圧力を感知して、出口圧力が高いとき、ダイヤフラム74を介して圧力を受ける皿ばね75の中央部が内側(図の下方)に凹んだ形状に変化して開弁差圧が小さくなる方向に作用し、出口圧力が低いときは、皿ばね75の中央部が外側(図の上方)に膨出した形状に変化して開弁差圧を大きくする方向に作用する。すなわち、パワーエレメント71は、差圧制御弁の出口圧力に対応する荷重を弁体25に対して開弁方向にかけて開弁差圧の所定値を補正していることになる。   On the other hand, the power element 71 disposed on the low pressure side of the differential pressure control valve senses the outlet pressure of the refrigerant exiting the expansion device 3i, and receives the pressure via the diaphragm 74 when the outlet pressure is high. When the outlet pressure is low, the central part of the disc spring 75 is on the outer side (upper side in the figure). The shape changes to a bulged shape and acts to increase the valve opening differential pressure. That is, the power element 71 corrects the predetermined value of the valve opening differential pressure by applying a load corresponding to the outlet pressure of the differential pressure control valve to the valve body 25 in the valve opening direction.

これにより、高い冷凍能力が要求されていてコンプレッサ1がその最大吐出容量で運転しているとき、膨張装置3iは、入口圧力と出口圧力との差圧および出口圧力を感知していて、その差圧を出口圧力に上乗せするように圧力補正していることで、入口圧力があたかも絶対圧で制御されているように動作する。しかも、その入口圧力が13MPaを超えてしまうような場合には、差圧制御弁は単に圧力逃がし弁として機能して急激に開弁するので、結局、入口圧力は、13MPaに保たれるように制御されることになり、入口圧力が異常に高圧になることもない。   As a result, when high refrigeration capacity is required and the compressor 1 is operating at its maximum discharge capacity, the expansion device 3i senses the differential pressure between the inlet pressure and the outlet pressure and the outlet pressure. By correcting the pressure so that the pressure is added to the outlet pressure, it operates as if the inlet pressure is controlled by the absolute pressure. Moreover, if the inlet pressure exceeds 13 MPa, the differential pressure control valve simply functions as a pressure relief valve and opens rapidly, so that the inlet pressure is maintained at 13 MPa. As a result, the inlet pressure does not become abnormally high.

なお、パワーエレメント71は、皿ばね75を収容している部屋の中が真空である場合、膨張装置3iの出口圧力を絶対値で感知することができるので、膨張装置3iの入口圧力を正確に絶対圧で監視することが可能である。また、皿ばね75を収容している部屋に高圧ガスを封入している場合には、高圧ガスが空気ばねのように作用することから、皿ばね75にばね荷重の小さいものを採用することができる。この場合、膨張装置3iが部品として置かれているときに、高圧ガスがダイヤフラム74を差圧制御弁の側に過度に膨出させてしまわないよう、ストッパ79で変位伝達部材78の移動を規制している。   The power element 71 can accurately detect the outlet pressure of the expansion device 3i when the inside of the room in which the disc spring 75 is housed is vacuum, so that the inlet pressure of the expansion device 3i can be accurately determined. It is possible to monitor with absolute pressure. In addition, when high pressure gas is sealed in the room in which the disc spring 75 is accommodated, the high pressure gas acts like an air spring, so that a disc spring 75 having a small spring load can be adopted. it can. In this case, when the expansion device 3i is placed as a component, the stopper 79 restricts the movement of the displacement transmitting member 78 so that the high pressure gas does not excessively expand the diaphragm 74 toward the differential pressure control valve. is doing.

図15は第11の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。この図15において、図13に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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省略する。   FIG. 15 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion device according to the eleventh embodiment. In FIG. 15, components having the same or equivalent functions as those shown in FIG. 13 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

この第11の実施の形態に係る膨張装置3jは、図13に示した第9の実施の形態の膨張装置3hの形状記憶合金ばね26を図14に示す低温側感圧部に変更している。すなわち、この膨張装置3jは、高い圧力を感知すると、第1の差圧制御弁を閉弁方向に付勢していたスプリング35のばね荷重を低減させる方向に補正するパワーエレメント71がボディ21の筒状部に螺着されている。また、第1の差圧制御弁の弁体25のオリフィス28には、第1および第2の差圧制御弁の全閉時に最小流量の冷媒を流すためのオリフィス65が設けられている。   In the expansion device 3j according to the eleventh embodiment, the shape memory alloy spring 26 of the expansion device 3h of the ninth embodiment shown in FIG. 13 is changed to a low-temperature side pressure sensitive part shown in FIG. . That is, when the expansion device 3j senses a high pressure, the power element 71 that corrects the first differential pressure control valve in the direction to reduce the spring load of the spring 35 that has urged the first differential pressure control valve in the valve closing direction is provided on the body 21. It is screwed to the cylindrical part. In addition, the orifice 28 of the valve body 25 of the first differential pressure control valve is provided with an orifice 65 for flowing a minimum amount of refrigerant when the first and second differential pressure control valves are fully closed.

このような膨張装置3jによれば、パワーエレメント71が下流側の冷媒の出口圧力を感知して第1の差圧制御弁が開弁するときの差圧の所定値を補正していることにより、入口圧力は擬似的に絶対圧で感知されている。ここで、その入口圧力が低い段階では、膨張装置3jの絞り通路断面積は、第1の差圧制御弁のオリフィス65の断面積によって決まる一定の絞り通路断面積を有している。その入口圧力が高くなって、まず、上流側の入口圧力と下流側の出口圧力との差圧がスプリング63により設定される圧力を超えると、第2の差圧制御弁が開弁し、差圧が大きくなるに従って絞り通路断面積が比例的に増加する。その後、入口圧力が13MPaに達すると、第1の差圧制御弁が開弁を開始する。さらに、その入口圧力が高くなってスプリング31により設定される13MPaを超えると、第1の差圧制御弁が急激に開弁する。これにより、絞り通路断面積が急激に大きくなり、入口圧力が低下するので、入口圧力が13MPaを超えて高くなることはない。   According to such an expansion device 3j, the power element 71 senses the outlet pressure of the refrigerant on the downstream side and corrects the predetermined value of the differential pressure when the first differential pressure control valve opens. The inlet pressure is detected as a pseudo absolute pressure. Here, when the inlet pressure is low, the throttle passage cross-sectional area of the expansion device 3j has a constant throttle passage cross-sectional area determined by the cross-sectional area of the orifice 65 of the first differential pressure control valve. When the inlet pressure becomes high and the differential pressure between the upstream inlet pressure and the downstream outlet pressure exceeds the pressure set by the spring 63, the second differential pressure control valve opens, As the pressure increases, the throttle passage cross-sectional area increases proportionally. Thereafter, when the inlet pressure reaches 13 MPa, the first differential pressure control valve starts to open. Further, when the inlet pressure becomes higher and exceeds 13 MPa set by the spring 31, the first differential pressure control valve is suddenly opened. As a result, the throttle passage cross-sectional area rapidly increases and the inlet pressure decreases, so that the inlet pressure does not exceed 13 MPa.

第1の実施の形態に係る膨張装置を適用した冷凍サイクルを示すシステム図である。It is a system diagram which shows the refrigerating cycle to which the expansion apparatus which concerns on 1st Embodiment is applied. 二酸化炭素のモリエル線図である。It is a Mollier diagram of carbon dioxide. 第1の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る膨張装置の開弁特性を示す図である。It is a figure which shows the valve opening characteristic of the expansion apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施の形態に係る膨張装置の開弁特性を示す図である。It is a figure which shows the valve opening characteristic of the expansion apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 7th Embodiment. 第8の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 8th Embodiment. 第9の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 9th Embodiment. 第10の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 10th Embodiment. 第11の実施の形態に係る膨張装置の構成を示す中央縦断面図である。It is a center longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the expansion apparatus which concerns on 11th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 コンプレッサ
2 ガスクーラ
3,3a,3b,3c,3d,3e,3f,3g,3h,3i,3j 膨張装置
4 エバポレータ
5 アキュムレータ
6 内部熱交換器
11 ボディ
12 高圧通路
13 取付孔
14 配管
15 固定ねじ
21 ボディ
22 冷媒導入溝
23 冷媒入口
24 弁孔
25 弁体
26 形状記憶合金ばね
27 ばね受け部材
28 オリフィス
29 シャフト
30 ばね受け部材
31 スプリング
32,33 Oリング
41 形状記憶合金ばね
42,42a スプリング
43 ばね受け部材
44 調整部材
45 ストッパ
46 冷媒入口通路
47 Oリング
51 ピストン
52 調整ねじ
53 ストレーナ
61 弁体
62 ピストン
63 スプリング
64 調整ねじ
65 オリフィス
71 パワーエレメント
72 外側ハウジング
73 内側ハウジング
74 ダイヤフラム
75 皿ばね
76 スプリング
77 ばね受け部材
78 変位伝達部材
79 ストッパ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Gas cooler 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h, 3i, 3j Expansion device 4 Evaporator 5 Accumulator 6 Internal heat exchanger 11 Body 12 High pressure passage 13 Mounting hole 14 Piping 15 Fixing screw 21 Body 22 Refrigerant introduction groove 23 Refrigerant inlet 24 Valve hole 25 Valve body 26 Shape memory alloy spring 27 Spring receiving member 28 Orifice 29 Shaft 30 Spring receiving member 31 Spring 32, 33 O-ring 41 Shape memory alloy spring 42, 42a Spring 43 Spring receiving Member 44 Adjustment member 45 Stopper 46 Refrigerant inlet passage 47 O-ring 51 Piston 52 Adjustment screw 53 Strainer 61 Valve element 62 Piston 63 Spring 64 Adjustment screw 65 Orifice 71 Power element 72 Outer housing 73 Inner housing Ring 74 Diaphragm 75 disc spring 76 spring 77 spring receiving member 78 displacement-transmitting member 79 a stopper

Claims (21)

冷凍サイクルを循環する冷媒を膨張させる膨張装置において、
前記冷媒の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧により開弁する差圧制御弁と、
前記差圧制御弁を閉弁方向に付勢するよう配置されて前記差圧が所定値以上の大きさになると前記差圧制御弁が開弁されるスプリングと、
下流側に配置されて下流側の前記冷媒の温度または圧力の変化に応じて前記差圧制御弁が開弁する前記差圧の前記所定値を補正するアクチュエータと、
を備えていることを特徴とする膨張装置。
In the expansion device for expanding the refrigerant circulating in the refrigeration cycle,
A differential pressure control valve that opens due to a differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure of the refrigerant;
A spring that is arranged to urge the differential pressure control valve in a valve closing direction, and that opens the differential pressure control valve when the differential pressure is greater than or equal to a predetermined value;
An actuator that is arranged on the downstream side and corrects the predetermined value of the differential pressure that the differential pressure control valve opens in response to a change in temperature or pressure of the refrigerant on the downstream side;
An inflating device comprising:
前記アクチュエータは、下流側にて前記差圧制御弁の弁体を開弁方向に付勢するよう配置され、下流側の前記冷媒の温度上昇に応じて前記所定値を小さくするよう補正する低温側感温部であることを特徴とする請求項1記載の膨張装置。   The actuator is disposed on the downstream side so as to urge the valve body of the differential pressure control valve in the valve opening direction, and corrects the predetermined value to be reduced in accordance with the temperature rise of the refrigerant on the downstream side. The expansion device according to claim 1, wherein the expansion device is a temperature sensing unit. 前記低温側感温部は、所定の温度範囲内にて下流側の前記冷媒の温度変化に応じて、前記差圧制御弁が開弁する前記差圧の前記所定値を補正するための荷重が変化する形状記憶合金ばねであることを特徴とする請求項2記載の膨張装置。   The low temperature side temperature sensing unit has a load for correcting the predetermined value of the differential pressure that is opened by the differential pressure control valve in accordance with a temperature change of the refrigerant on the downstream side within a predetermined temperature range. The expansion device according to claim 2, wherein the expansion device is a shape memory alloy spring that changes. 前記差圧制御弁の弁孔と並列に前記差圧制御弁をバイパスするオリフィスを備えていることを特徴とする請求項1記載の膨張装置。   2. The expansion device according to claim 1, further comprising an orifice that bypasses the differential pressure control valve in parallel with a valve hole of the differential pressure control valve. 弁孔を貫通して配置されていて一端が前記弁孔の下流側に配置された前記弁体に固定されて前記差圧による前記弁体の開閉方向の力を伝達するシャフトを備え、前記シャフトの他端は、前記弁孔の上流側に配置された前記スプリングに前記差圧が大きくなるに従って撓む方向に係止され、前記スプリングは、前記シャフトを介し下流側の前記冷媒の温度が高くなるに従って撓む方向に荷重がかけられることで前記低温側感温部による温度の補正がなされていることを特徴とする請求項2記載の膨張装置。   A shaft disposed through the valve hole and having one end fixed to the valve body disposed on the downstream side of the valve hole and transmitting a force in the opening / closing direction of the valve body due to the differential pressure; The other end of the refrigerant is locked to the spring disposed upstream of the valve hole in a direction of bending as the differential pressure increases, and the spring has a high temperature of the refrigerant on the downstream side through the shaft. The expansion device according to claim 2, wherein a temperature is corrected by the low temperature side temperature sensing unit by applying a load in a direction in which the temperature is bent. 前記差圧制御弁をその上流側にて閉弁方向に付勢するよう前記スプリングと直列に配置され、上流側の前記冷媒の温度変化に応じて前記低温側感温部により補正された前記所定値をシフトさせる高温側感温部を備えていることを特徴とする請求項5記載の膨張装置。   The predetermined pressure is arranged in series with the spring so as to urge the differential pressure control valve upstream in the valve closing direction, and is corrected by the low temperature side temperature sensing unit according to the temperature change of the refrigerant on the upstream side. The expansion device according to claim 5, further comprising a high temperature side temperature sensing unit that shifts the value. 前記高温側感温部は、上流側の前記冷媒の温度変化に応じてばね荷重が変化する形状記憶合金ばねであることを特徴とする請求項6記載の膨張装置。   The expansion device according to claim 6, wherein the high temperature side temperature sensing unit is a shape memory alloy spring in which a spring load changes according to a temperature change of the refrigerant on the upstream side. 前記形状記憶合金ばねと並列にバイアス用スプリングが配置されていることを特徴とする請求項7記載の膨張装置。   The expansion device according to claim 7, wherein a biasing spring is disposed in parallel with the shape memory alloy spring. 前記スプリングと前記高温側感温部との間に配置された第1のばね受け部材と、前記シャフトに固定されたストッパとを備え、前記高温側感温部が前記所定値以上の温度を検出したときには、前記第1のばね受け部材のばね荷重の上昇を前記ストッパによって規制するようにしたことを特徴とする請求項7記載の膨張装置。   A first spring receiving member disposed between the spring and the high temperature side temperature sensing unit; and a stopper fixed to the shaft, wherein the high temperature side temperature sensing unit detects a temperature equal to or higher than the predetermined value. 8. The expansion device according to claim 7, wherein when the first spring receiving member is pressed, an increase in spring load of the first spring receiving member is restricted by the stopper. 前記形状記憶合金ばねは、底を有する筒状体の中に第2のばね受け部材を介してばね荷重が調整された状態で収容されていることを特徴とする請求項9記載の膨張装置。   The expansion device according to claim 9, wherein the shape memory alloy spring is housed in a cylindrical body having a bottom with a spring load adjusted via a second spring receiving member. 前記弁孔および前記筒状体を貫通して配置されていて一端が前記弁体に固定されて前記弁体の前記差圧による開弁方向の力を伝達するシャフトを備え、前記シャフトの他端は、前記差圧が大きくなるに従って前記形状記憶合金ばねが撓む方向に前記筒状体内の前記第2のばね受け部材に係止されていることを特徴とする請求項10記載の膨張装置。   A shaft disposed through the valve hole and the cylindrical body and having one end fixed to the valve body and transmitting a force in the valve opening direction due to the differential pressure of the valve body; and the other end of the shaft 11. The expansion device according to claim 10, wherein the shape memory alloy spring is locked to the second spring receiving member in the cylindrical body in a direction in which the shape memory alloy spring bends as the differential pressure increases. 前記差圧が前記所定値より大きくなると前記スプリングが撓んで開弁される前記差圧制御弁は、前記差圧が前記所定値以下のときに所定の微小開度に設定されていることを特徴とする請求項6記載の膨張装置。   The differential pressure control valve that opens when the differential pressure becomes greater than the predetermined value is set to a predetermined minute opening when the differential pressure is equal to or less than the predetermined value. The expansion device according to claim 6. 前記差圧制御弁をその上流側にて閉弁方向に付勢するよう前記スプリングと直列に配置され、前記所定値よりも小さい設定差圧から前記差圧制御弁を徐々に開弁させる別のスプリングを備えていることを特徴とする請求項5記載の膨張装置。   The differential pressure control valve is arranged in series with the spring so as to urge the differential pressure control valve upstream in the valve closing direction, and gradually opens the differential pressure control valve from a set differential pressure smaller than the predetermined value. 6. The expansion device according to claim 5, further comprising a spring. 前記差圧制御弁と並列に機能するよう配置され、前記スプリングが前記差圧制御弁を開弁させる前記所定値よりも小さい差圧により開弁する別の差圧制御弁を備えていることを特徴とする請求項2記載の膨張装置。   The differential pressure control valve is disposed so as to function in parallel with the differential pressure control valve, and the spring includes another differential pressure control valve that opens with a differential pressure smaller than the predetermined value that opens the differential pressure control valve. The inflator according to claim 2. 前記アクチュエータは、下流側にて前記差圧により開弁方向に移動するときの前記差圧制御弁の弁体を前記スプリングを介して受けるよう配置され、下流側の前記冷媒の圧力上昇に応じて前記スプリングのばね荷重を低減させる方向に作用して前記所定値を小さくする方向に補正する低温側感圧部であることを特徴とする請求項1記載の膨張装置。   The actuator is arranged to receive, via the spring, the valve body of the differential pressure control valve when moving in the valve opening direction due to the differential pressure on the downstream side, and according to the pressure increase of the refrigerant on the downstream side 2. The expansion device according to claim 1, wherein the expansion device is a low-temperature side pressure-sensitive part that acts in a direction to reduce a spring load of the spring and corrects the predetermined value to be reduced. 前記低温側感圧部は、中央が外側に凸設された第1ハウジングと中央が開口された第2ハウジングとでダイヤフラムを気密状態に挟持し、前記ダイヤフラムが下流側の圧力を受けて前記差圧制御弁の開弁方向に変位するのを内側から支持する皿ばねを前記第1ハウジングに内設したパワーエレメントであることを特徴とする請求項15記載の膨張装置。   The low-temperature side pressure-sensitive portion sandwiches the diaphragm in an airtight state between a first housing having a center projecting outward and a second housing having a center opened, and the diaphragm receives the pressure on the downstream side to receive the difference. 16. The expansion device according to claim 15, wherein the expansion element is a power element in which a disc spring that supports displacement from the inside of the pressure control valve in the valve opening direction is provided in the first housing. 前記パワーエレメントは、前記皿ばねが収容されている部屋を真空にしたことを特徴とする請求項16記載の膨張装置。   The expansion device according to claim 16, wherein the power element evacuates a chamber in which the disc spring is accommodated. 前記パワーエレメントは、前記皿ばねが収容されている部屋にガスが充填されており、前記ダイヤフラムの膨出を規制するストッパが前記第2ハウジングに設けられていることを特徴とする請求項16記載の膨張装置。   17. The power element is characterized in that a chamber in which the disc spring is accommodated is filled with gas, and a stopper for restricting the expansion of the diaphragm is provided in the second housing. Inflating device. 前記差圧制御弁と並列に機能するよう配置され、前記スプリングが前記差圧制御弁を開弁させる前記所定値よりも小さい差圧により開弁する別の差圧制御弁を備えていることを特徴とする請求項15記載の膨張装置。   The differential pressure control valve is disposed so as to function in parallel with the differential pressure control valve, and the spring includes another differential pressure control valve that opens with a differential pressure smaller than the predetermined value that opens the differential pressure control valve. 16. An inflator according to claim 15, characterized in that 冷凍サイクルを循環する冷媒を膨張させる膨張装置において、
冷媒入口と冷媒出口との間に配置されたオリフィスと、
前記オリフィスと並列に配置されて前記冷媒入口の圧力と前記冷媒出口の圧力との差圧により開弁する差圧制御弁と、
前記差圧制御弁を閉弁方向に付勢するよう配置されて前記差圧が所定値以上の大きさになると前記差圧制御弁が開弁されるスプリングと、
前記冷媒出口に配置され、前記冷媒出口の温度または圧力の変化に応じて前記スプリングの荷重を変化させることにより設定差圧を補正して前記差圧制御弁が開弁するときの上流側の圧力が変わらないようにする設定差圧補正手段と、
を備えていることを特徴とする膨張装置。
In the expansion device for expanding the refrigerant circulating in the refrigeration cycle,
An orifice disposed between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet;
A differential pressure control valve disposed in parallel with the orifice and opened by a differential pressure between the pressure at the refrigerant inlet and the pressure at the refrigerant outlet;
A spring that is arranged to urge the differential pressure control valve in a valve closing direction, and that opens the differential pressure control valve when the differential pressure is greater than or equal to a predetermined value;
An upstream pressure when the differential pressure control valve is opened by correcting the set differential pressure by changing the load of the spring according to a change in temperature or pressure of the refrigerant outlet, arranged at the refrigerant outlet Set differential pressure correction means to prevent the change,
An inflating device comprising:
前記設定差圧補正手段は、前記冷媒出口の温度または圧力が高くなるに従って前記設定差圧を小さくする方向に補正することを特徴とする請求項20記載の膨張装置。   21. The expansion device according to claim 20, wherein the set differential pressure correction unit corrects the set differential pressure in a direction to decrease as the temperature or pressure at the refrigerant outlet increases.
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