JP2009243699A - 膨張弁用感温筒 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張弁の温度反応速度を遅くしてハンチングを防止することができる膨張弁用感温筒を提供する。
【解決手段】感温筒１において、熱伝達遅延部材３であるセラミック焼結材は、両端部１３，１３において設けられる固定用ばね４，４によって、筒状部材２とは直接に接触しないように固定されている。セラミック焼結材が筒状部材２と直接に接触している場合と比較して、筒状部材２からセラミック焼結材への熱の伝わりが遅くなる。また、セラミック焼結材は、固定用ばね４，４によって筒状部材２から浮いた状態に固定されており、周囲のどの部位においても筒状部材２とは直接に接触していないので、感温筒１の相手配管への取付けにおいて感温筒１のどの外面が接触するように取り付けても、相手配管から筒状部材を直接に介して温度が伝達されるということがなく、膨張弁の温度上昇に対する反応速度を遅くことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、膨張弁の冷媒通過流量を制御するため、例えば蒸発器の配管に取り付けられて蒸発器出口の冷媒温度を感知し、感知した温度に基づいて膨張弁の流量を制御するのに用いられる膨張弁用感温筒に関する。

従来、冷凍システムは、一般的には、凝縮器、蒸発器、圧縮機を冷媒配管で接続して成り、凝縮器と蒸発器との間に温度膨張弁が配置されている。温度膨張弁は、蒸発器に供給される冷媒を減圧し、蒸発器内の冷媒蒸発を容易にする機能と、蒸発器内に流れ込む冷媒流量の制御の機能とを併せ持つ。温度膨張弁においては、蒸発器出口における過熱蒸発温度と蒸発温度との差に基づく過熱度信号によるフィードバック制御によって弁開度を制御している。この信号を弁開度に変換する機構がパワーエレメント部であり、パワーエレメント部を構成するダイアフラムの下部に蒸発圧力とバイアスばねの力を加え、ダイアフラムの上部に蒸発器の出口の蒸発温度と熱平衡にある感温筒の内部ガスの圧力が作用している。

図４は、冷凍サイクルにおける温度膨張弁の制御のための感温筒の概要を示す説明図である。図４に示すように、蒸発器出口における過熱蒸発温度を感知するための、所謂感温筒３１が蒸発器の配管に接触して取り付けられる。感温筒３１は、キャピラリ管３２を通じて温度膨張弁３０のパワーエレメント部に接続されている。パワーエレメント部はダイアフラムを備える周知の構造のものであり、パワーエレメント部の上部圧力室には、感温筒３１からのガス圧がキャピラリ管３２を通じて供給される。また、ダイアフラムの下部圧力室は、温度膨張弁３０の弁室と連通しているので、感温筒３１内の冷媒の温度変化に基づいた圧力室内の圧力変化によってダイアフラムが作動し、温度膨張弁３０の弁開度が変化して流量制御をするようになっている。

冷凍システムにおいて、回避するのが好ましい現象としてハンチングがある。ハンチングは、蒸発器の構造や冷媒回路の配管、温度膨張弁の使用の態様、熱負荷とのバランス等を原因として、蒸発器への冷媒供給量が過剰と不足とを繰り返す現象である。この現象が生じると、冷凍サイクル全体の能力が低下するとともに、圧縮機への液戻り等の負担が増加するという悪影響がある。

こうしたハンチング現象の抑制方法の一つとして、温度膨張弁のパワーエレメントを構成する感温筒の内部に熱伝達遅延部材としてのサーマルバラストを充填・封入して、過熱度が上昇したときに開弁速度を遅くすることが挙げられる。サーマルバラストとしては、一定の熱容量を持つ伝熱性の悪い断熱材、例えば、アルミナ・シリカから成るセラミック焼結材が用いられている。また、特許文献１には、シリカ・アルミナで構成されるセラミックス焼結体を内部に配置した感温筒をキャピラリ管でパワーエレメント部に接続した温度膨張弁が開示されている。
特開平１−１７９８７１号公報

従来のセラミックス焼結体を内部に配置した感温筒は、例えば、蒸発器の配管に付着した状態で取り付けられるが、セラミックス焼結体が感温筒の容器に接触した状態で収容されていると、感温筒の配管への取付け姿勢によっては、配管から感温筒容器を経てセラミックス焼結体に熱が伝達されやすくなり、温度に対する反応速度が速くなり過ぎてハンチングを生じるおそれがある。

この発明の目的は、上記の実情に着目して、膨張弁の温度反応速度を遅くしてハンチングを防止することができる膨張弁用感温筒を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による膨張弁用感温筒は、熱伝達遅延部材をその全周において筒状部材の内面との間に隙間をおいて固定したことを特徴としている。

この発明による膨張弁用感温筒においては、熱伝達遅延部材は、筒状部材とは直接に接触しないように固定されているので、熱伝達遅延部材が筒状部材と直接に接触して固定されている場合と比較して、筒状部材から熱伝達遅延部材への熱の伝わりが遅くなる。よってハンチングの発生を抑えることができる。

また、膨張弁の流量制御において、安定した時定数が得られる。更に、熱伝達遅延部材は、その全周にわたって筒状部材の内面に接していないので、感温筒の相手配管への取付けに際して、感温筒の取付け面を特定した上で相手配管に取り付ける必要がなく、取付け面の特定のための特別な構造や、取付け作業において特定の取付け面に注意を払って作業をする必要がなく、取付け作業を簡単化することができる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による膨張弁用感温筒の実施形態を説明する。図１はこの発明による膨張弁用感温筒の一実施形態の縦断面図、図２は図１に示す膨張弁用感温筒の要部を拡大して示す縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面であって、図１に示す膨張弁用感温筒の要部を拡大して示す横断面図である。

図１に示すように、本発明による感温筒１は、一端部が有底とされた筒状部材２と、筒状部材２の内部に収容されたアルミナ・シリカから成る熱伝達遅延部材（時定数部材）としてのセラミック焼結材３と、セラミック焼結材３を筒状部材２に固定する固定用ばね４，４とを備えている。

筒状部材２の他方の端部は開口部５となっており、開口部５には封止部材６がろう付けによって気密状態に固定されている。封止部材６にはこれを貫通するキャピラリ管３２が同じくろう付けされて固定されており、感温筒１の内部は、従来構造と同様に、キャピラリ管３２を通じて膨張弁のパワーエレメント部に接続されている。封止部材６には、また、冷媒封入用の管７が接続されている。感温筒１内には、温度により圧力変化するガスが封入されており、感温筒１の温度変化によって内圧が変化して膨張弁の弁開度を制御する。

セラミック焼結材３は、固定用ばね４，４で両側から挟み、感温筒１内に挿入される。即ち、各固定用ばね４は、板状ばねから製作されており、中央のばね本体となる基部２０と、基部２０の周囲から延びた４本の脚部２１とを有している。各脚部２１は、本体部２０から延びる付け根と中間箇所とにおいて折り曲げられた折り曲げ部２２，２３ａ、２３ｂを有している。

セラミック焼結材３の感温筒１内部への挿入に先立って、セラミック焼結材３の両端１３，１３にはそれぞれ固定用ばね４が当該端部を覆うように取り付けられる。その際、固定用ばね４の各脚部２１は、セラミック焼結材３の端部周縁部１４を越えてセラミック焼結材３の外周面１５に延びている。即ち、折り曲げ部２２，２３ａの間の位置でセラミック焼結材３の端部１３の周縁部１４に接触している。また、各脚部２１の先端部２４がセラミック焼結材３の外周面１５に接触している。

セラミック焼結材３に固定用ばね４を装着した状態で、セラミック焼結材３を筒状部材２内に挿入する。セラミック焼結材３の挿入状態では、挿入先端側の固定用ばね４は、筒状部材２の底部１０の内底面１１に当接する突き当たり状態となり、この状態でセラミック焼結材３の筒状部材２内での位置が定められる。

セラミック焼結材３が挿入・固定された状態では、各固定用ばね４の各脚部２１は、折り曲げ部２３ｂが筒状部材２の内周面１２からばね力を以て押圧された状態となり、内周面１２に弾発係合している。このばね力によって、セラミック焼結材３は、各脚部２１について、端部周縁部１４が当接する中間部と先端部２４とでばね力で以て保持・固定され、筒状部材２内において盲動するのが防止される。また、セラミック焼結材３は固定用ばね４によって弾性支持された状態になっているため、セラミック焼結材３に衝撃や振動が伝わりにくく、感温筒１が製造現場から冷凍サイクルへの組み込み現場に搬送される際にセラミック焼結材３の破損が生じにくく、冷凍車両のように衝撃や振動が発生しやすい環境で使用される機器に組み込まれてもセラミック焼結材３の破損が生じにくい。固定用ばね４の各脚部２１の先端部２４は、折り曲げ部２３ｂから径方向内側に位置しており、セラミック焼結材３は、筒状部材２の内面１２との間に隙間２５が形成された状態で筒状部材２に固定される。

以上のように構成された感温筒１は、隙間２５が存在することによって、セラミック焼結材３と筒状部材２とは直接的に接触してはいない。したがって、感温筒１を蒸発器の配管に取り付けたとき、配管から筒状部材２に伝達された熱は、隙間２５によって、セラミック焼結材３への熱の熱伝導が遅くなる。

このように、感温筒１の筒状部材２の温度上昇に対して、セラミック焼結材３の温度上昇は遅いため、感温筒１内に封入されているガスの温度反応速度も遅くなる。これにより、感温筒１内の温度が緩やかに変化するため、膨張弁の温度上昇に対する反応速度を遅くすることができ、ハンチングを防止することができる。

また、セラミック焼結材３の周囲においてはどの向きにも筒状部材２との間に隙間２５が存在しているので、感温筒１を蒸発器の配管に取り付ける際にどの向きに取り付けてもセラミック焼結材３と配管との間には隙間２５が介在する。したがって、感温筒１をその向きに注意することなく蒸発器の配管取り付けることができ、取り付け作業性を向上させることができる。

本発明による感温筒の上記実施形態では、固定用ばね４の形状・構造を図示のものについて説明したが、筒状部材２との間においてセラミック焼結材３の周囲にどの方向にも隙間２５が形成されるように安定して保持できる固定用ばねであれば良く、図示した形状のものに限られない。例えば、固定用ばね４は、固定の安定性から、少なくとも３本の脚部２１を備えていることがこのましい。また、必ずしも角状の折り曲げ部２２，２３ａ，２３ｂとする必要はなく、筒状部材２の内周面１２とセラミック焼結材３の外周面１５とに弾性力で以て係合する湾曲部としてもよい。

この発明による膨張弁用感温筒の一実施形態の縦断面図である。 図１に示す膨張弁用感温筒の要部を拡大して示す縦断面図である。 図２のＡ−Ａ断面であって、図１に示す膨張弁用感温筒の要部を拡大して示す横断面図である。 従来の冷凍サイクルにおける温度膨張弁の制御のための感温筒の概要を示す説明図である。

符号の説明

１ 感温筒 ２ 筒状部材
３ セラミック焼結材 ４ 固定用ばね
５ 開口部 ６ 封止部材
７ 管
１０ 底部
１１ 内底面 １２ 内周面
１３ 端部 １４ 周縁部
１５ 外周面
２０ 本体部 ２１ 脚部
２２，２３ａ，２３ｂ 折り曲げ部 ２４ 先端部
２５ 隙間

Claims (3)

1. 筒状部材とその内部に収容されている熱伝達遅延部材とを備え、前記熱伝達遅延部材が帯びる温度に応じてガス圧を出力する膨張弁用感温筒において、前記熱伝達遅延部材をその全周において前記筒状部材の内面との間に隙間をおいて固定したことを特徴とする膨張弁用感温筒。
2. 前記熱伝達遅延部材は、その両端において配設された固定用ばねによって前記筒状部材に対して固定されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁用感温筒。
3. 前記固定用ばねは、板状の基部と当該基部の周辺から延びる複数の脚部とを備えたばねであり、前記脚部が前記筒状部材の内面と熱伝達遅延部材の外面とに弾発係合していることを特徴とする請求項２記載の膨張弁用感温筒。

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