JP2010031998A - Expansion valve - Google Patents
Expansion valve Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010031998A JP2010031998A JP2008196314A JP2008196314A JP2010031998A JP 2010031998 A JP2010031998 A JP 2010031998A JP 2008196314 A JP2008196314 A JP 2008196314A JP 2008196314 A JP2008196314 A JP 2008196314A JP 2010031998 A JP2010031998 A JP 2010031998A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- cylindrical space
- temperature sensing
- sensing rod
- diaphragm
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
Abstract
Description
本発明は空気調和装置、冷凍装置等の冷凍サイクルに用いられる冷媒用の膨張弁に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant expansion valve used in a refrigeration cycle such as an air conditioner or a refrigeration apparatus.
従来、搭載や組付けを容易とするため、パワーエレメント部を固定した角柱状の弁本体を持った膨張弁が用いられている。この膨張弁は、冷媒温度に対する応答が速すぎると、ハンチングが発生するため、適切な熱伝達の時定数を持たせる必要があり内部構造として、下記の2種類がある。 Conventionally, in order to facilitate mounting and assembly, an expansion valve having a prismatic valve body to which a power element portion is fixed has been used. This expansion valve requires hunting if the response to the refrigerant temperature is too fast. Therefore, it is necessary to have an appropriate heat transfer time constant, and there are the following two types of internal structures.
(従来のタイプ1)
図5は、従来のタイプ1(例えば、特許文献1参照)の膨張弁1を示す縦断面図である。膨張弁1は、アルミ製の弁体駆動棒を構成するステムとなる感温棒50の上部50aを有する。この感温棒50の外周に熱伝導率の低い樹脂70がインサート形成されている。そして、樹脂70は、感温棒50に密着する状態に一体化されている。樹脂70としては、例えば冷媒等の影響による経時的変化のないPPS樹脂が用いられる。
(Conventional type 1)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an
上記樹脂70は、気相冷媒が通過する第2の通路9中に露出している感温棒50の部分に設けられており、第2の通路9を流れる蒸発器の出口からの冷媒蒸気の温度をパワーエレメント部30の上部圧力作動室35中の温度対応作動流体となる封入冷媒に伝達し、この温度に対応した圧力の作動ガスを発生させる。
The
これにより、例えば蒸発器からの未蒸発の低圧冷媒が、第2の通路9中に流れ、低圧冷媒が樹脂70に付着しても、樹脂70は低熱伝導率の材料であるため、伝熱の時定数が大きくなり、膨張弁1の応答特性は鈍感になる。よって、蒸発器の熱負荷の急変動即ち蒸発器の熱負荷の急な増加が生じても、膨張弁1の応答特性が鈍感なため、冷凍システムにハンチング現象が生じるのを避けることができる。
Thereby, for example, the non-evaporated low-pressure refrigerant from the evaporator flows into the
(従来のタイプ2)
図6のタイプ2(例えば、特許文献2参照)において、弁本体2には第2の通路9に隣接してダイヤフラム32を有したパワーエレメント部30が固定されている。ダイヤフラム32で仕切られたパワーエレメント部30の上部圧力作動室35は気密にされており、温度対応作動流体(封入冷媒)が封入されている。
(Conventional type 2)
In
パワーエレメント部30の下方の下部圧力作動室36では、弁本体2の中を弁体14から第2の通路9を貫通して延びる弁体駆動棒を成す感温棒50の延出端が配置され、ダイヤフラム32に当接している。
In the lower
感温棒50は中空状に形成されていて、第2の通路9を流れる蒸発器の出口からの冷媒蒸気の温度を中空状の感温棒50内に封入された温度対応作動流体に伝達し、この温度に対応した圧力をパワーエレメント部30の上部圧力作動室35中の作動流体に伝達させる。そして、下部圧力作動室36は、弁本体2の中で感温棒50の周囲の隙間を介して第2の通路9に連通されている。
The
従って、パワーエレメント部30のダイヤフラム32は、上部圧力作動室35中の温度対応作動流体の作動ガスの圧力と下部圧力作動室36中の蒸発器の出口における冷媒蒸気の圧力との差に従って、弁体14のための付勢手段16の付勢力の影響の下で感温棒50によりオリフィス11に対する弁体14の弁開放度(即ち、蒸発器の入口への液体状の冷媒の流入量)を調整する。
Accordingly, the
そして、ハンチング現象を防止するため、中空状の感温棒50に活性炭75のような吸着物質を封入している。かかる構成において、活性炭75を用いることにより、活性炭75と温度対応作動流体との温度・圧力平衡が達成される迄に時間がかかり、このことは冷凍サイクルの制御特性を安定させている。そして、活性炭75によって吸着量に差が生じることにより活性炭毎に温度膨張弁の温度−圧力特性が異なることを防止するために、フェノール製活性炭を採用している。
従来のタイプ1では、感温棒50の外周に樹脂70を設けて、低圧冷媒からの熱伝達を遅らせて時定数を大きくしている。
In the
しかし、このタイプ1は、樹脂70により、蒸発器の冷媒出口から圧縮機の冷媒入口へと向かう部分に介在される気相冷媒(低圧冷媒)からダイヤフラム32上部の封入冷媒への熱伝達が極端に悪くなるため、相対的に、封入冷媒への外気やアルミニウム製の弁本体2からの伝熱の影響が大きくなり、感温棒50の温度が上記低圧冷媒の温度より高くなってしまい、冷媒の温度が安定し冷媒の圧力も略一定の定常時の検出温度誤差が大きくなってしまう。
However, in this
また、ハンチングは、低圧冷媒流量が少なくなるため、低圧冷媒の圧力が低いほど発生しやすいが、この方式では伝熱の時定数を極端に大きくしているため、もっともハンチングの発生し易い低圧冷媒の圧力が低い条件で、時定数を設定すると、クールダウン時等の冷媒圧力が高い条件では弁体14の応答が極度に遅くなり、冷媒が充分に蒸発しない状態(冷房能力が低い状態)で圧縮機に液バックする等の冷房能力が低下する不具合が生じる。
In addition, hunting is more likely to occur as the pressure of the low-pressure refrigerant is lower because the flow rate of the low-pressure refrigerant is lower. However, in this method, the time constant of heat transfer is extremely increased, so that low-pressure refrigerant is most likely to generate hunting. If the time constant is set under a low pressure condition, the response of the
また、感温棒50内部の温度は、雰囲気温度の影響により加熱されるダイヤフラム32側からの伝熱影響を受ける。
Further, the temperature inside the
ここで、発明者の実験によれば、従来のタイプ1の温度分布は以下のようになる。色表現をJIS規格「物体の色名」Z8102に準じて表現し、温度の高い順に赤、赤紫、薄い赤紫、黄赤、こい黄色、うすい黄色、うすい黄緑、黄緑、うすい緑、こい緑、薄い青緑、こい青緑、青みの灰色、青とすれば、従来のタイプ1では、図7のように、パワーエレメント部30の上カバー33と下カバー34が赤色、上カバー33とダイヤフラム32との間が上から赤紫、薄い赤紫、黄赤、こい黄色、うすい黄色、うすい黄緑、黄緑、ダイヤフラム32と感温棒50の上部及びこれらの周囲がうすい緑、感温棒50の上下中間部がこい緑、感温棒50の下部が薄い青緑と成った。
Here, according to the experiment by the inventors, the temperature distribution of the
この従来のタイプ1の方式では、作動流体(冷媒)は、ダイヤフラムの上部のみに封入されており、気相冷媒に接する下部の薄い青緑の部分から、作動流体に接するうすい緑まで長手(縦)方向に温度差が生じている。
In this
また、ダイヤフラム32を駆動する封入冷媒が、ダイヤフラム32の上部に封入されているため、感温棒50の上記温度分布により、ダイヤフラム32を駆動する上部圧力作動室35の封入冷媒は、実際の第2の通路9に流れ込む低圧冷媒の温度より高くなってしまうので温度の検出誤差を生じる。
In addition, since the sealed refrigerant that drives the
一方、従来のタイプ2では、図6のように、感温棒50内部を中空として、封入ガスに直接伝熱する時定数を持たせるため、感温棒50内に活性炭75を封入している。
On the other hand, in the
これは、封入ガスを活性炭75に吸着させて低圧冷媒流路内に導いているため、冷媒検出温度の誤差は小さいが、中空の感温棒50内部に活性炭75を充填する必要があり、コスト、工数がかかる。
This is because the charged gas is adsorbed by the activated
また、封入冷媒は活性炭75に吸着されているため、上部圧力作動室35の圧力は温度の上昇とともに増加してしまい、MOP(maximum operating pressure)特性(密閉空間の封入冷媒が加熱ガスとなることにより、温度の上昇に対して上部圧力作動室35の圧力上昇が緩やかとなり、高負荷時の圧縮機の動力を低減することができる特性)を持たせることができない。
Further, since the enclosed refrigerant is adsorbed by the activated
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、充填にコスト、工数のかかる活性炭を用いずに、気相冷媒の温度検出誤差がなく、ハンチング防止に有効な適正な時定数をもった膨張弁を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to detect the temperature detection error of the gas-phase refrigerant without using activated carbon, which is costly and time-consuming for filling. It is an object of the present invention to provide an expansion valve having an appropriate time constant effective for preventing hunting.
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、圧縮機(8)からの液冷媒が通る第1の通路(7)、及び蒸発器(6)から前記圧縮機(8)に向う気相冷媒が通る第2の通路(9)を有する弁本体(2)と、第1の通路(7)中に設けられるオリフィス(11)と、該オリフィス(11)を通過する冷媒量を調節する弁体(14)と、弁本体(2)に設けられ上下の圧力差により作動するダイヤフラム(32)を有するパワーエレメント部(30)と、該パワーエレメント部(30)内においてダイヤフラム(32)の上部に形成され封入冷媒が封入された上部圧力作動室(35)と、ダイヤフラム(32)の下部に形成され第2の通路(9)と連通する下部圧力作動室(36)と、ダイヤフラム(32)の変位と共に変位し、一端上側がダイヤフラム(32)に接し、他端下側が弁体(14)を駆動し、内部に筒状の空間(55)を有する感温棒(50)を備え、感温棒(50)の筒状の空間(55)はダイヤフラム(32)を貫通して上部圧力作動室(35)と連通しており筒状の空間(55)内に封入冷媒の気液界面(56)が存在することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the first aspect of the present invention, the first passage (7) through which the liquid refrigerant from the compressor (8) passes, and the gas-phase refrigerant from the evaporator (6) toward the compressor (8) pass through. A valve body (2) having a second passage (9), an orifice (11) provided in the first passage (7), and a valve body (14) for adjusting the amount of refrigerant passing through the orifice (11) ), A power element portion (30) provided on the valve body (2) and having a diaphragm (32) that operates by a pressure difference between the upper and lower sides, and the diaphragm (32) is formed in the power element portion (30). Along with the displacement of the upper pressure working chamber (35) filled with the refrigerant, the lower pressure working chamber (36) formed in the lower part of the diaphragm (32) and communicating with the second passage (9), and the diaphragm (32) Displaced, the upper end is a diaphragm A temperature sensing rod (50) having a cylindrical space (55) inside, the lower end of the other end driving the valve element (14) and having a cylindrical space (55) inside, the cylindrical shape of the temperature sensing rod (50) The space (55) penetrates the diaphragm (32) and communicates with the upper pressure working chamber (35), and a gas-liquid interface (56) of the enclosed refrigerant exists in the cylindrical space (55). Yes.
この請求項1に記載の発明によれば、気液界面(56)が存在することにより、気相冷媒の温度検出誤差が少なくなる。また、液冷媒が存在することにより感温棒(50)の温度が上がりにくくなり、見かけ上の熱伝達の時定数を大きくすることが出来るのでハンチングが防止できる。 According to the first aspect of the present invention, the presence of the gas-liquid interface (56) reduces the temperature detection error of the gas-phase refrigerant. In addition, the presence of the liquid refrigerant makes it difficult for the temperature of the temperature sensing rod (50) to rise, and the apparent heat transfer time constant can be increased, thereby preventing hunting.
また、請求項2に記載の発明では、感温棒(50)はアルミニウム及び銅よりも熱伝導率の低い金属製であることを特徴としている。
Further, the invention according to
この請求項2に記載の発明によれば、熱伝導率の低い金属製とすることで、熱伝達の時定数を比較的大きい適度な値にすることが出来、よりハンチングが防止できる。 According to the second aspect of the present invention, by using a metal having low thermal conductivity, the time constant of heat transfer can be set to a relatively large and appropriate value, and hunting can be further prevented.
また、請求項3に記載の発明では、アルミニウム及び銅よりも熱伝導率の低い金属は、ステンレスであることを特徴としている。 In the invention according to claim 3, the metal having a lower thermal conductivity than aluminum and copper is stainless steel.
この請求項3に記載の発明によれば、ステンレスにより容易に構成できる。 According to the third aspect of the present invention, it can be easily constructed of stainless steel.
また、請求項4に記載の発明では、弁本体(2)内の第2の通路(9)の下面から弁本体(2)上面までの範囲を低圧冷媒流路領域としたとき、封入冷媒は、0℃から40℃の範囲にて、気液界面(56)の位置が、好ましくは感温棒(50)の筒状の空間(55)内、または、更に好ましくは低圧冷媒流路領域内となる量の封入冷媒が、筒状の空間(55)内に封入されていることを特徴としている。
In the invention according to
この請求項4に記載の発明によれば、冷凍サイクルの使用温度範囲(0℃から40℃)内で封入冷媒の量を最適範囲内に設定できる。なお、量が多すぎると膨張弁の強度を強くしなければならないと共に、弁体の応答特性が変わり、圧縮機に戻る低圧冷媒の圧力が最適範囲から外れる。また量が少ないとハンチング防止効果が損なわれる場合がある。 According to the fourth aspect of the present invention, the amount of the enclosed refrigerant can be set within the optimum range within the operating temperature range (0 ° C. to 40 ° C.) of the refrigeration cycle. If the amount is too large, the strength of the expansion valve must be increased, the response characteristics of the valve body change, and the pressure of the low-pressure refrigerant returning to the compressor deviates from the optimum range. If the amount is small, the anti-hunting effect may be impaired.
また、請求項5に記載の発明では、感温棒(50)の筒状の空間(55)の周囲に、感温棒(50)の壁面が取り巻いており、筒状の空間(55)の内径に比べて、感温棒(50)の壁面の肉厚の方が大きいことを特徴としている。
In the invention according to
この請求項5に記載の発明によれば、感温棒(50)の壁面の肉厚が大きいことにより、ハンチング防止に有効な熱伝達の時定数を大きくすることが出来る。 According to the fifth aspect of the present invention, since the wall thickness of the temperature sensing rod (50) is large, the time constant of heat transfer effective for preventing hunting can be increased.
また、請求項6に記載の発明では、感温棒(50)の筒状の空間(55)の内壁に、感温棒(50)の材質より熱伝達率の低い低熱伝達率層(60)を設けたことを特徴としている。
In the invention according to
この請求項6に記載の発明によれば、熱伝達率の低い低熱伝達率層(60)により、ハンチング防止に有効な熱伝達の時定数を大きくすることが出来る。 According to the sixth aspect of the invention, the heat transfer time constant effective for preventing hunting can be increased by the low heat transfer coefficient layer (60) having a low heat transfer coefficient.
また、請求項7に記載の発明では、低熱伝達率層は、樹脂層(60)からなることを特徴としている。
Further, the invention according to
この請求項7に記載の発明によれば、樹脂層(60)により、ハンチング防止に有効な熱伝達の時定数を大きくすることが出来る。 According to the seventh aspect of the present invention, the resin layer (60) can increase the time constant of heat transfer effective for preventing hunting.
また、請求項8に記載の発明では、感温棒(50)の筒状の空間(55)の弁体(14)側である下側に、下側の内径が上側の内径よりも小さくなっている円筒空間底部(55a)を有し、筒状の空間(55)は円筒空間上部(55b)と、円筒空間底部(55a)とからなり、感温棒(50)の壁面の肉厚は、円筒空間底部(55a)の周囲の方が円筒空間上部(55b)の周囲の方よりも大きいことを特徴としている。
In the invention according to
この請求項8に記載の発明によれば、前記感温棒の壁面の肉厚を大きくすることにより、熱伝達の時定数を大きくすることが出来る。 According to the eighth aspect of the present invention, the time constant of heat transfer can be increased by increasing the wall thickness of the wall of the temperature sensing rod.
また、請求項9に記載の発明では、0℃から、40℃の範囲にて、気液界面(56)の位置が円筒空間底部(55a)内となる量の封入冷媒が、筒状の空間(55)内に封入されていることを特徴としている。 According to the ninth aspect of the present invention, in the range from 0 ° C. to 40 ° C., the amount of the encapsulated refrigerant in which the position of the gas-liquid interface (56) is in the cylindrical space bottom (55a) is a cylindrical space. (55) It is characterized by being enclosed in.
この請求項9に記載の発明によれば、冷凍サイクルの使用温度範囲内で封入冷媒の量を最適範囲内に設定できる。また、気相冷媒から気液界面に熱伝達する部分に時定数の大きい感温棒の壁面の肉厚の厚い部分を介在させることが出来る。 According to the ninth aspect of the present invention, the amount of the enclosed refrigerant can be set within the optimum range within the operating temperature range of the refrigeration cycle. Moreover, the thick part of the wall surface of the temperature sensing rod having a large time constant can be interposed in the part where heat is transferred from the gas-phase refrigerant to the gas-liquid interface.
また、請求項10に記載の発明では、感温棒(50)内側の樹脂層(60)に発泡樹脂を用いたことを特徴としている。 The invention described in claim 10 is characterized in that a foamed resin is used for the resin layer (60) inside the temperature sensitive rod (50).
この請求項10に記載の発明によれば、より少ない樹脂で、ハンチング防止に有効な熱伝達の時定数を大きくすることが出来る。 According to the tenth aspect of the present invention, the time constant of heat transfer effective for preventing hunting can be increased with less resin.
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis as described in a claim and said each means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1を用いて詳細に説明する。この膨張弁は、自動車等の空気調和装置の冷凍サイクルにおいて用いられている。図1は、この実施形態の膨張弁の縦断面図を冷凍サイクルの概略と共に示している。膨張弁1は、角柱状のアルミ製の弁本体2を有する。この弁本体2には、冷凍サイクルの冷媒(フロン)が流れる冷媒管路3において、凝縮器4の冷媒出口からレシーバ5を介して蒸発器6の冷媒入口へと向かう部分に介在される液相冷媒が通過する第1の通路7を有する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. This expansion valve is used in a refrigeration cycle of an air conditioner such as an automobile. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an expansion valve of this embodiment together with an outline of a refrigeration cycle. The
また、弁本体2には、蒸発器6の冷媒出口から圧縮機8の冷媒入口へと向かう部分に介在される気相冷媒(低圧冷媒)が通過する第2の通路9を有する。そして、第1の通路7と第2の通路9が上下に相互に離間して形成されている。
Further, the
第1の通路7には、レシ−バ5の冷媒出口から供給された液体冷媒を断熱膨張させるためのオリフィス11が形成されている。オリフィス11は弁本体2の長手方向に沿った形状を有している。オリフィス11の入口には弁座12が形成されていて、弁座12には弁部材13により支持された弁体14が着座又は離座するように配設されている。
In the
そして、弁体14と弁部材13とは溶接により固定されている。弁部材13は、弁体14が弁座12に押し付けられる方向に圧縮コイルばね16からなる付勢手段により付勢されている。圧縮コイルばね16は、弁部材13と弁体14を、弁体14によってオリフィス11を閉じる方向に付勢する。
The
レシ−バ5からの液冷媒が導入される第1の通路7は液冷媒の通路となり、入口ポ−ト17と、この入口ポ−ト17に連続する弁室18を有する。弁室18は、オリフィス11の中心線と同軸に形成される有底の室であり、プラグ19によって密閉されている。
The
さらに、弁本体2には蒸発器6の冷媒出口の冷媒の温度に応じて弁体14に対して駆動力を与えて、オリフィス11の開閉を行うために、小径の孔20と、この小径の孔20より径が大きい大径の孔21が第2の通路9と連通して、オリフィス11中心線の延長線上に形成されている。
Further, in order to open and close the
また、弁本体2の上端には、感熱部となるパワーエレメント部30が固定されるねじ孔31が形成されている。パワーエレメント部30は、ステンレス製のダイヤフラム32と、このダイヤフラム32を挾んで互いに密着して設けられた上カバー33と下カバー34を有している。
In addition, a
上カバー33と下カバー34とは、ダイヤフラム32の上下に、二つの気密室を形成する上部圧力作動室35及び下部圧力作動室36をそれぞれ形成する。上部圧力作動室35にダイヤフラム駆動流体となる封入冷媒を封入するための封止プラグ40を備えている。
The
そして、下部圧力作動室36は、オリフィス11の中心線に対して同心的に形成された均圧孔42を介して第2の通路9に連通されている。第2の通路9には、蒸発器6からの冷媒蒸気(気相冷媒)が流れ、その冷媒蒸気の圧力が均圧孔42を介して下部圧力作動室36に加わっている。また、下部圧力作動室36と均圧孔42とは感温棒50の傘状部分50bの周囲のクリアランスを介して連通している。
The lower
さらに、下部圧力作動室36から第2の通路9と小径の孔20にかけてステンレス製の感温棒50とステンレス製の作動棒51が設けられている。
Further, a stainless steel temperature
感温棒50は、ステムを構成するものであり、感温棒50の幅広の上部50aがダイヤフラム32と当接し、かつ第2の通路9を貫通して大径の孔21内に摺動可能に配置されている。
The
感温棒50は、第2の通路9を流れる低圧冷媒の温度を感知するものである。つまり、感温棒50は、蒸発器6の冷媒出口の冷媒の温度を上部圧力作動室35伝達すると共に、上部圧力作動室35及び下部圧力作動室36の圧力差に伴うダイヤフラム32の変位に応じて、大径の孔21内を摺動して弁体14に駆動力を与える。
The
また、作動棒51は、小径の孔20内に摺動可能に配されて感温棒50の変位に応じて弁体14を付勢手段16の弾性力に抗して押圧するものである。
The operating
感温棒50と作動棒51とは当接し、作動棒51は弁体14と当接しており、感温棒50と作動棒51とで弁体駆動棒(以下、弁体駆動棒50、51と称す)が構成されている。
The
したがって、均圧孔42には、ダイヤフラム32の下面から第2の通路9を通り、オリフィス11まで延出した弁体駆動棒50、51が同心的に配置されていることになる。また、下部圧力作動室36と均圧孔42と第2の通路9とは連通している。
Therefore, the valve
ダイヤフラム32上方の上部圧力作動室35中には、公知のダイヤフラム駆動流体となる封入冷媒が充填されている。この、ダイヤフラム駆動流体には、感温棒50の筒状の空間55と連通しており、第2の通路9を流れている蒸発器6の冷媒出口からの冷媒蒸気の熱が上記空間55内に封入された冷媒に伝達される。
The upper
上部圧力作動室35中のダイヤフラム駆動流体には、上記空間55内の冷媒に伝達された熱に反応して気液界面で発生した圧力が伝達され、この圧力がダイヤフラム32の上面に印加される。ダイヤフラム32は、上記上面に印加されたダイヤフラム駆動ガスの圧力とダイヤフラム32の下面に印加された圧力(つまり蒸発器6の冷媒出口から圧縮機8の冷媒入口へと向かう部分に介在した気相冷媒の圧力)との差により上下に変位する。
Pressure generated at the gas-liquid interface is transmitted to the diaphragm driving fluid in the upper
ダイヤフラム32の中心部の上下への変位は、弁体駆動棒50、51を介して、弁体14に伝達され、弁体14をオリフィス11の弁座12に対して接近または離間させる。この結果、冷媒流量が制御されることとなる。
The vertical displacement of the central portion of the
即ち、蒸発器6の出口側の気相冷媒の温度が、上記空間55内の封入冷媒に伝達され、上記空間55内で発生した圧力が、上部圧力作動室35に伝達されるため、その温度に応じて上部圧力作動室35の圧力が変化する。
That is, the temperature of the gas-phase refrigerant on the outlet side of the
蒸発器6の出口温度が上昇すると、つまり、蒸発器6の熱負荷が増加すると、上部圧力作動室35の圧力が高くなり、それに応じて弁体駆動棒50、51が、下方へ駆動されて弁体14を下げるため、オリフィス11の開度が大きくなる。
When the outlet temperature of the
これにより蒸発器6への冷媒の供給量が多くなり、蒸発器6の温度を低下させる。逆に、蒸発器6の出口温度が低下すると、つまり、蒸発器6の熱負荷が減少すると、弁体11が上記と逆方向に駆動され、オリフィス11の開度が小さくなり、蒸発器6への冷媒の供給量が少なくなり、蒸発器6の温度を上昇させるのである。
Thereby, the supply amount of the refrigerant to the
かかる膨張弁1が用いられる冷凍システムにおいては、蒸発器6への冷媒供給が過剰・不足・過剰・不足を短い周期で繰り返す所謂ハンチング現象が知られている。これは、例えば、感温棒50に未蒸発の液冷媒が付着して濡れ、これを温度変化と感知して、過敏な弁体14の開閉応答を行うことを原因としている。
In a refrigeration system in which such an
このようなハンチング現象が生じると、冷凍システム全体の能力を減ずると共に、圧縮機8への液戻りが生じる。
When such a hunting phenomenon occurs, the capacity of the entire refrigeration system is reduced and liquid return to the
そのため、この実施形態では、感温棒50は、銅やアルミニウムに比べて比較的熱伝達率の低い金属材料(例えばステンレス)作られており、中心部に有底の筒状の空間55を有している。
Therefore, in this embodiment, the
また、感温棒50とダイヤフラム32は、溶接等により気密に接合され、ダイヤフラム32の上部の上部圧力作動室35と感温棒50の筒状の空間55は連通している。
The
更に、弁本体2内の第2の通路9の下面から弁本体2上面の感温棒50の傘状部分50bまでの範囲(高さH部分)を低圧冷媒流路領域と定義したとき、前記封入冷媒は、0℃から40℃の範囲にて、前記気液界面(56)の位置が、好ましくは前記感温棒(50)の前記筒状の空間(55)内、または、更に好ましくは前記低圧冷媒流路領域内となる量の前記封入冷媒が、前記筒状の空間(55)内に封入される。この封入冷媒は圧縮機で圧縮される冷凍システムの冷媒と同じでも異なるものでも良い。
Furthermore, when the range (height H portion) from the lower surface of the
なお、温度に対する圧力が所定の関係で決まるため、筒状の空間55内の封入冷媒は使用範囲内の温度では、飽和状態にあることが好ましい。そのためには筒状の空間55内にガスばかりでなく液体が存在し、その結果、気液界面が存在することが必要である。また、上記気液界面が温度を検出する範囲内に存在することが好ましい。
In addition, since the pressure with respect to temperature is determined by the predetermined relationship, it is preferable that the enclosed refrigerant in the
前述のように、図5の従来のタイプ1は、雰囲気温度の影響により加熱されるダイヤフラム32側からの伝熱を受けて、感温棒50内部の温度が均一に成らず、感温棒50内部に長手方向の温度差(温度分布)を持つ。加えて、ダイヤフラム32を駆動する封入冷媒は、ダイヤフラム32の上部のみに封入されている。このため、雰囲気温度の影響による感温棒50の温度上昇により、蒸発器6の冷媒出口温度を、より高いものと誤検知して弁体14の開閉応答を行う結果になった。
As described above, the
これに対して、この実施形態では、図1の感温棒50の外周側に、樹脂よりも熱伝導の良い金属材(ステンレス)を用いているため、冷凍サイクルの冷媒の温度が安定し、低圧冷媒の圧力も略一定の定常時に、蒸発器6からの低圧冷媒と接する感温棒50内部の温度が均一になり、第2の通路9を流れる低圧冷媒と上部圧力作動室35内の封入冷媒の温度差が小さい。
On the other hand, in this embodiment, since the metal material (stainless steel) having better heat conductivity than the resin is used on the outer peripheral side of the
ここで発明者の実験によれば、温度分布は以下のようになる。色表現をJIS規格「物体の色名」Z8102に準じて表現し、温度の高い順に赤、赤紫、薄い赤紫、黄赤、こい黄色、うすい黄色、うすい黄緑、黄緑、うすい緑、こい緑、薄い青緑、こい青緑、青みの灰色、青とすれば、この実施形態では、図4のように、パワーエレメント部30の上カバー33と下カバー64が赤色となる。
Here, according to the inventor's experiment, the temperature distribution is as follows. The color expression is expressed in accordance with JIS standard “object color name” Z8102, and in descending order of temperature, red, magenta, light magenta, yellow-red, light yellow, light yellow, light yellow-green, light green, light green, In this embodiment, if the green, light blue-green, dark blue-green, bluish gray, and blue are used, the
また、上カバー33と下カバー34の中が、上から赤紫、薄い赤紫、黄赤、こい黄色となり、感温棒50の下カバー34と近接する部分が、上からうすい黄色、うすい黄緑、黄緑となり、感温棒50の上下中間部が上から緑、こい青緑、青みの灰色となり、感温棒50の下部が青と成った。
Further, the inside of the
このように、この実施形態では、作動流体は作動棒51内の中空部にも封入されており圧力が決まる気液界面は、小径部内にある。この場合、気相冷媒を検出する部分と内部の気液界面は、どちらも青の部分にあり温度差が実質的に無い。言い換えれば、感温棒の内部の気液界面と低圧冷媒と接する部分とでは、温度分布が出来ない。
Thus, in this embodiment, the working fluid is also sealed in the hollow portion in the working
また、ダイヤフラム32を駆動する気液界面56を持つ封入冷媒の圧力、つまり、上部圧力作動室35の圧力は、気液界面56が存在する感温棒50内部の温度により定まり、蒸発器6の冷媒出口から圧縮機8の冷媒入口へと向かう部分に介在される気相冷媒(低圧冷媒)の温度により、正確に弁体14の開閉応答を行うことが出来る。このため検出誤差が少なくなる。
Further, the pressure of the enclosed refrigerant having the gas-
また、感温棒50は、金属材料の中では熱伝達率の低いステンレスにより作られ、感温棒50内部側の気液界面56を持つ封入冷媒を収納する筒状の空間55に比べて、感温棒50の壁面の肉厚を大きくとっている。これにより、上記低圧冷媒の温度変化に対する熱伝達を遅らせるのに必要な時定数を持たせている。
In addition, the
このように、この実施形態では、内部に活性炭等を封入する必要が無く、コスト、工数を削減することができる一方で、感温棒50内に封入冷媒の気液界面56を持たせることで、必要な時定数を確保しても、定常時の温度の誤検知を生じることがない。
As described above, in this embodiment, it is not necessary to enclose activated carbon or the like in the inside, and the cost and man-hour can be reduced. On the other hand, by providing the gas-
また、内部に活性炭などの吸着剤を用いていないため、気液界面56を持つ封入冷媒の量を調整することで、設定温度にて封入冷媒が加熱ガスとなるMOP特性を持たせることができる。
In addition, since no adsorbent such as activated carbon is used inside, by adjusting the amount of the enclosed refrigerant having the gas-
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図2は、この実施形態の膨張弁1の縦断面図である。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
この実施形態は、感温棒50の筒状の空間55の内部に金属より熱伝達率の低い樹脂層60を設けたものである。樹脂層60を設けたことにより、同一の熱伝達における時定数を持たせる感温棒50の肉厚を薄くすることが出来、膨張弁1の重量を軽くすることが出来る。また、同一の感温棒50の外径で、内部の冷媒封入空間となる筒状の空間55の体積を大きく確保することが出来るため、冷媒封入量を多くしても気液界面56が感温棒50内におさまる。よって、設定温度にて封入冷媒が全て加熱ガスとなるMOP特性の設定温度(液が無くなる温度)を高く設定することが出来、制御特性の自由度が増える。
In this embodiment, a
さらに、ダイヤフラム32上部の封入空間35に対して感温棒50内部の空間が相対的に大きくなるため、ダイヤフラム32の上部からの熱影響も、より少なくすることができる。
Furthermore, since the space inside the
一方、感温棒50内部に液冷媒量を増やすことが出来るため、ハンチングが発生し易い低圧冷媒の圧力が低い場合は、感温棒50内の液冷媒量も多くなる。これにより、感温棒50内の冷媒の熱容量も増加して、熱伝達の時定数も大きくなるため、低圧冷媒の圧力が低下しても、ハンチングが発生し難くなる。
On the other hand, the amount of liquid refrigerant in the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図3は、この実施形態の膨張弁1の縦断面図である。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態は、感温棒50内側の樹脂層60に発泡樹脂を用いたもので、これにより第2実施形態よりさらに樹脂層を薄くすることができるとともに、感温棒50内部を発泡樹脂で直接成形することで、別途成形した樹脂材を挿入する場合に比較して、製造工程を簡略化することができる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
また、感温棒50内の封入ガスは内部が気液二相状態となるため、液冷媒が有底の筒状の空間55の円筒空間底部55aに貯まる。このため、円筒空間底部55a周囲の壁面のステンレスからなる金属層を厚くすることにより、液冷媒への伝熱を適度に遅くすることができ、同一の時定数を持たせる感温棒50の外径を小さくできる。
Further, since the gas inside the
換言すれば、感温棒50の筒状の空間55の前記弁体14側である下側に、下側の内径が上側の内径よりも小さくなっている円筒空間底部55aを有し、筒状の空間55は円筒空間上部55bと、円筒空間底部55aとからなる。そして、感温棒50の壁面の肉厚は、前記円筒空間底部55aの周囲の方が前記円筒空間上部55bの周囲の方よりも大きくなっている。したがって、気液界面56が円筒空間底部55a内に存在することで、感温棒50の壁面の肉厚による熱伝達の時定数を更に大きくすることが出来る。
In other words, the
1…膨張弁
2…弁本体
4…凝縮器
6…蒸発器
7…第1の通路
8…圧縮機
9…第2の通路
11…オリフィス
12…弁座
13…弁部材
14…弁体
30…パワーエレメント部
32…ダイヤフラム
35…上部圧力作動室
36…下部圧力作動室
50…感温棒
51…作動棒
50、51…弁体駆動棒
55…筒状の空間
55a…円筒空間底部
55b…円筒空間上部
56…気液界面
60…樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1の通路(7)中に設けられるオリフィス(11)と、
該オリフィス(11)を通過する冷媒量を調節する弁体(14)と、
前記弁本体(2)に設けられ上下の圧力差により作動するダイヤフラム(32)を有するパワーエレメント部(30)と、
該パワーエレメント部(30)内において前記ダイヤフラム(32)の上部に形成され封入冷媒が封入された上部圧力作動室(35)と、前記ダイヤフラム(32)の下部に形成され前記第2の通路(9)と連通する下部圧力作動室(36)と、
前記ダイヤフラム(32)の変位と共に変位し、一端上側が前記ダイヤフラム(32)に接し、他端下側が前記弁体(14)を駆動し、内部に筒状の空間(55)を有する感温棒(50)を備え、
前記感温棒(50)の前記筒状の空間(55)は前記ダイヤフラム(32)を貫通して前記上部圧力作動室(35)と連通しており前記筒状の空間(55)内に前記封入冷媒の気液界面(56)が存在することを特徴とする膨張弁。 A valve body having a first passage (7) through which liquid refrigerant from the compressor (8) passes, and a second passage (9) through which vapor-phase refrigerant from the evaporator (6) toward the compressor (8) passes. (2) and
An orifice (11) provided in the first passage (7);
A valve body (14) for adjusting the amount of refrigerant passing through the orifice (11);
A power element portion (30) having a diaphragm (32) provided on the valve body (2) and operated by a pressure difference between the upper and lower sides;
In the power element portion (30), an upper pressure working chamber (35) formed at the upper portion of the diaphragm (32) and filled with an enclosed refrigerant, and a second passage (formed at the lower portion of the diaphragm (32)). 9) a lower pressure working chamber (36) in communication with
A temperature sensing rod that is displaced along with the displacement of the diaphragm (32), one end of which is in contact with the diaphragm (32), the other end is driven by the valve body (14), and a cylindrical space (55) is provided inside. (50)
The cylindrical space (55) of the temperature sensing rod (50) passes through the diaphragm (32) and communicates with the upper pressure working chamber (35), and the tubular space (55) An expansion valve characterized by the presence of a gas-liquid interface (56) of the enclosed refrigerant.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008196314A JP5071295B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Expansion valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008196314A JP5071295B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Expansion valve |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010031998A true JP2010031998A (en) | 2010-02-12 |
JP5071295B2 JP5071295B2 (en) | 2012-11-14 |
Family
ID=41736705
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008196314A Expired - Fee Related JP5071295B2 (en) | 2008-07-30 | 2008-07-30 | Expansion valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5071295B2 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010133577A (en) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Denso Corp | Expansion valve |
WO2013124936A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | 株式会社デンソー | Expansion valve |
JP2013185753A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2013195003A (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
KR101572574B1 (en) | 2010-08-12 | 2015-12-01 | 한온시스템 주식회사 | Expansion valve and air conditioner for vehicle having the same |
WO2016143347A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | 株式会社デンソー | Expansion valve device |
EP3611445A1 (en) * | 2017-04-13 | 2020-02-19 | Zhejiang Sanhua Automotive Components Co., Ltd. | Thermal expansion valve |
JP2020060356A (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社鷺宮製作所 | Temperature type expansion valve, and refrigeration cycle system |
CN115751782A (en) * | 2022-12-15 | 2023-03-07 | 徐州市三禾自动控制设备有限公司 | Fungus is refrigerating plant for freezer |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6863934B2 (en) * | 2018-07-10 | 2021-04-21 | 株式会社鷺宮製作所 | Temperature sensitive control valve |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09159324A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-20 | Fuji Koki:Kk | Expansion valve |
JPH1089810A (en) * | 1996-09-12 | 1998-04-10 | Fuji Koki:Kk | Expansion valve |
JP2000203251A (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-25 | Zexel Corp | Installing structure of cooling unit |
JP2001033123A (en) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Fuji Koki Corp | Thermal expansion valve |
JP2002054861A (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Fuji Koki Corp | Thermostatic expansion valve |
JP2005156046A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2005164208A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2008101881A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Denso Corp | Pressure control valve |
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008196314A patent/JP5071295B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09159324A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-20 | Fuji Koki:Kk | Expansion valve |
JPH1089810A (en) * | 1996-09-12 | 1998-04-10 | Fuji Koki:Kk | Expansion valve |
JP2000203251A (en) * | 1999-01-12 | 2000-07-25 | Zexel Corp | Installing structure of cooling unit |
JP2001033123A (en) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Fuji Koki Corp | Thermal expansion valve |
JP2002054861A (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | Fuji Koki Corp | Thermostatic expansion valve |
JP2005156046A (en) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2005164208A (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2008101881A (en) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Denso Corp | Pressure control valve |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010133577A (en) * | 2008-12-02 | 2010-06-17 | Denso Corp | Expansion valve |
JP4678551B2 (en) * | 2008-12-02 | 2011-04-27 | 株式会社デンソー | Expansion valve |
KR101572574B1 (en) | 2010-08-12 | 2015-12-01 | 한온시스템 주식회사 | Expansion valve and air conditioner for vehicle having the same |
WO2013124936A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | 株式会社デンソー | Expansion valve |
JP2013170734A (en) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Denso Corp | Expansion valve |
US9726407B2 (en) | 2012-02-20 | 2017-08-08 | Denso Corporation | Expansion valve for a refrigeration cycle |
JP2013185753A (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2013195003A (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Fuji Koki Corp | Expansion valve |
JP2016169893A (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 株式会社デンソー | Expansion valve device |
WO2016143347A1 (en) * | 2015-03-11 | 2016-09-15 | 株式会社デンソー | Expansion valve device |
EP3611445A1 (en) * | 2017-04-13 | 2020-02-19 | Zhejiang Sanhua Automotive Components Co., Ltd. | Thermal expansion valve |
EP3611445A4 (en) * | 2017-04-13 | 2021-01-13 | Zhejiang Sanhua Automotive Components Co., Ltd. | Thermal expansion valve |
US11326816B2 (en) | 2017-04-13 | 2022-05-10 | Zhejiang Sanhua Automotive Components Co., Ltd. | Thermal expansion valve |
JP2020060356A (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社鷺宮製作所 | Temperature type expansion valve, and refrigeration cycle system |
JP7015769B2 (en) | 2018-10-12 | 2022-02-03 | 株式会社鷺宮製作所 | Thermal expansion valve and refrigeration cycle system equipped with it |
CN115751782A (en) * | 2022-12-15 | 2023-03-07 | 徐州市三禾自动控制设备有限公司 | Fungus is refrigerating plant for freezer |
CN115751782B (en) * | 2022-12-15 | 2023-09-12 | 徐州市三禾自动控制设备有限公司 | Refrigerating plant for fungus class freezer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5071295B2 (en) | 2012-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5071295B2 (en) | Expansion valve | |
US7222502B2 (en) | Expansion valve | |
JP2011032916A (en) | Control valve | |
JP2006266660A (en) | Expansion device | |
JP2008014628A (en) | Temperature expansion valve | |
JPH0571860B2 (en) | ||
JPH06307740A (en) | Temperature expansion valve | |
KR100776049B1 (en) | Thermostatic expansion valve | |
JP3785229B2 (en) | Expansion valve | |
JP3995828B2 (en) | Temperature expansion valve | |
JP2008138812A (en) | Differential pressure valve | |
US6415985B1 (en) | Thermal expansion valve | |
JP4678551B2 (en) | Expansion valve | |
JP2007139209A (en) | Pressure control valve for refrigerating cycle | |
JP2012229886A (en) | Temperature expansion valve | |
JP4484656B2 (en) | Temperature-sensitive control valve and refrigeration cycle device | |
JP2007322058A (en) | Pressure control valve | |
JP5250446B2 (en) | Temperature expansion valve | |
JP2010145027A (en) | Expansion valve and refrigerating cycle | |
JP5499254B2 (en) | Control valve for variable capacity compressor | |
JP5606048B2 (en) | Expansion valve | |
JP5292585B2 (en) | Control valve for variable capacity compressor | |
JP4081295B2 (en) | Expansion valve | |
JPH0979705A (en) | Expansion valve | |
JP6611533B2 (en) | Expansion valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100817 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120306 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120724 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120806 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5071295 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |