JP3688414B2

JP3688414B2 - 温度式膨張弁

Info

Publication number: JP3688414B2
Application number: JP33847096A
Authority: JP
Inventors: 守男金子
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: JPH10184982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍、冷蔵システムにおける蒸発器負荷量に相応して循環冷媒を制御する温度式膨張弁の感温筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、圧縮機２、凝縮器３、温度式膨張弁４、蒸発器５からなる冷凍サイクル１においては、蒸発器５の負荷の変動に対応するため、この負荷の変動を蒸発圧力と蒸発器５の出口での戻り冷媒蒸気の過熱度の変化として検知し、これらの値が一定になるように、温度式膨張弁４において、供給する液冷媒を通過させるオリフィスの開度を調整している。そして、冷媒過熱度の変化は、キャピラリチューブ６を介して温度式膨張弁４に接続されている感温筒７によって、蒸発器５の出口温度の変化として検出される。
【０００３】
従来使用されている温度式膨張弁４を図９に示す。この温度式膨張弁４の本体１１には、凝縮器３（図８）の出口に連通する管路Ａ、蒸発器５（図８）の入口に連通する管路Ｂが形成されるとともに、弁室Ｃには、弁１７、バネ受け１８及び調整バネ１９が配設される。調整バネ１９の下端は調整ねじ２０に当接する。
【０００４】
調整ねじ２０は、調整バネ１９の付勢力を調整するために設けられる。調整ねじ２０の雄ねじ部２０ｂと、本体１１に形成された雌ねじ部１１ａが螺合し、本体１１に対して調整ねじ２０が上下方向に移動することにより、調整バネ１９の付勢力が変化する。調整ねじ２０の上方には、皿バネ３２及び板バネ３３が設けられ、板バネ３３と調整ねじ２０の上端部との間にはパッキン３４が介装され、調整ねじ２０のねじ部からの冷媒の漏れを防止している。さらに、調整ねじ２０の下方凸部２０ａには、調整ねじ２０のストッパとして機能する止め輪３５が装着される。調整ねじ２０の下方にはキャップ２１が位置する。このキャップ２１を本体１１から取り外し、調整ねじ２０を回動して調整バネ１９の付勢力を調整できる。
【０００５】
本体１１の上端面には、当金１５を介してダイヤフラム１３が載置され、ダイヤフラム１３は、本体１１の上方のダイヤフラム室Ｄを上方圧力室Ｄ₁と、下方圧力室Ｄ₂に分離するように、本体１１に固定された下蓋１４と上蓋１２によって挟持される。当金１５は、その下方に位置する連結棒１６に当接する形で構成される。ダイヤフラム１３の下面が当金１５の上端面に接触するとともに、この当金１５を介して、連結棒１６の下端面が弁１７に接触するように構成されているため、ダイヤフラム１３に連動して弁１７が上下方向に移動する。
【０００６】
上方圧力室Ｄ₁には、キャピラリチューブ６の一端が接続され、このキャピラリチューブ６の他端には感温筒７が接続される。感温筒７は例えば銅製として、同じ材質のキャピラリチューブ６に銅ろうまたは銀ろうによりろう付け固定される。なお、感温筒７及びキャピラリチューブ６の材質を共にステンレス鋼製とした場合には、両者を、銀ろう付け、プロジェクション溶接、ＴＩＧ溶接等によって接合できる。また、下方圧力室Ｄ₂と弁室Ｃは均圧孔３１によって連通している。
【０００７】
円筒状の感温筒７の内部にはストッパ２８、３０によって位置決めされた挿入材２９が配設される、この挿入材２９は、例えば、セラミック、石綿、石膏、活性炭等によって形成され、感温筒７の感度を低下させ、または調整することにより、冷凍、冷媒システムのハンチング動作を防止するようにしている。
【０００８】
上記構成を有する従来の温度式膨張弁４においては、図８及び図９に示すように、感温筒７によって蒸発器５の出口の冷媒温度が検出される。蒸発器５の負荷が増加すると、蒸発器５の出口冷媒温度が上昇するため、感温筒７内に封入されたガスが膨張し、ダイヤフラム１３が下降する。これによって連結棒１６を介して弁１７が下方に移動するため、管路Ａから管路Ｂへ流れる冷媒の量、すなわち、凝縮器３から蒸発器５へ流れる冷媒の量が増加する。
【０００９】
一方、蒸発器５の負荷が低下すると、蒸発器５の出口の冷媒温度が下降するため、感温筒７内に封入されたガスが収縮し、ダイヤフラム１３が上昇する。これによって連結棒１６を介して弁１７が上方に移動するため、管路Ａから管路Ｂへ流れる冷媒の量、すなわち、凝縮器３から蒸発器５へ流れる冷媒の量が減少する。以上によって、蒸発器５の負荷変動に応じて凝縮器３から蒸発器５への冷媒量を適正に調整することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の温度式膨張弁においては、溶接、ろう付け等の接合技術、及び感温筒７の内部への異物混入防止等の見地から、キャピラリチューブ６及び感温筒７は、例えば、銅同士、またはステンレス鋼同士のように、同一または同種の材質で構成されているため、両者を接合するための技術が特定のものに限定されるとともに、感温筒の温度応答性がその材質の熱伝導率によって決定されるため、応答性を変化させる際の自由度に制限があった。
【００１１】
そして、感温筒の温度応答性を変化させる場合には、一般的には、所定の温度応答性を得るために、適正な熱容量、熱伝導率及び吸着特性を有する挿入材を感温筒の内部に設けているが、これにより、感温筒の製造費が上昇するとともに、感温筒の選定に苦慮していた。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の温度式膨張弁における問題点に鑑みてなされたものであって、製造費の上昇を招くことなく、温度応答性を変化させる際の自由度の大きい感温筒を有する温度式膨張弁を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、温度式膨張弁であって、感温筒を、キャピラリチューブと接合される該キャピラリチューブの材質と同一の材質の金属部分と、当該金属部分とは材質が異なる異種金属部分とで構成されたクラッド材であって、前記金属部分との全体で所望の温度応答性を実現する異種金属を材質とする異種金属部分を用いて構成されたクラッド材により形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記感温筒の内面の金属の熱伝導率を、外面の金属の熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記感温筒の外面の金属の熱伝導率を、内面の金属の熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、前記感温筒の内面の金属の材質が、前記キャピラリチューブの材質と同一であることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記感温筒の外面の金属の材質が、前記キャピラリチューブの材質と同一であることを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１記載の発明によれば、温度式膨張弁の感温筒を、異種金属を圧接接合して形成されたクラッド材により構成したため、従来のように挿入材を設ける必要がないとともに、両金属の板厚、重量を変化させることにより温度応答性を変化させることができる。
【００１９】
請求項２及び請求項３記載の発明によれば、内外面の異種金属の熱伝導率の差を利用して、両金属の板厚、重量を変化させることにより温度応答性を変化させることができる。
【００２０】
請求項４及び請求項５記載の発明によれば、前記感温筒の内面または外面の金属の材質が、該温度式膨張弁に接続されるキャピラリチューブの材質と同一であるため、ろう付け、プロジェクション溶接、ＴＩＧ溶接等によって内外面の金属を接合することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる温度式膨張弁の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
本発明にかかる温度式膨張弁は、以下に詳述するように、感温筒をクラッド材で構成したことに特徴がある。従って、以下の実施例においては、温度式膨張部の感温筒を除く部分については、図９に示した温度式膨張弁４と同様であり、重複説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第１実施例を示す断面図である。本実施例にかかる温度式膨張弁は、例えばエアコン等に使用されるものであって、ステンレス鋼製のキャピラリチューブ２６が使用され、クラッド材で構成された感温筒４６の外面４６ａが銅によって形成されるとともに、内面４６ｂがステンレス鋼によって形成されている。そして、この感温筒４６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が内面４６ｂにプロジェクション溶接またはＴＩＧ溶接等によって接合される。
【００２３】
このように構成された感温筒４６においては、銅の熱伝導率が約３．９Ｊ／ｃｍ・Ｓ・Ｋ、ステンレス鋼の熱伝導率が約０．１５Ｊ／ｃｍ・Ｓ・Ｋであって、両者には約２６倍の伝熱差が存在する。また、銅の比熱が約０．３８Ｊ／ｇ・Ｋ、ステンレス鋼の比熱が約０．５１Ｊ／ｇ・Ｋであり、これらと、上記熱伝導率との関係、及び両金属の板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくなる。さらに、本実施例においても、キャピラリチューブ２６と感温筒４６との接合は、ステンレス鋼同士の接合とすることができ、従来と同様の接合方法を採ることができる。
【００２４】
以下に、この温度応答性の自由度について説明する。図２は、蒸発器５の出口配管から感温筒７、４６の内面への伝熱モデルを示す図である。図中、記号ｔ、ｔｃ及びｔｓは、それぞれ感温筒の壁厚、銅製外面４６ａの壁厚、ステンレス鋼製内面４６ｂの壁厚を示す。図２（ａ）は、図９に示した従来の感温筒７を銅のみによって形成した場合を示す。この場合は、蒸発器５の出口配管温度φ０が感温筒７の壁面を通過して感温筒７の内面においてφ１まで直線的に下降している。
【００２５】
一方、図２（ｂ）は、図１に示した本発明にかかる感温筒４６を使用した場合を示す。この場合は、蒸発器５の出口配管温度φ０が感温筒７の壁を通過して感温筒４６の内面においてφ２まで下降するが、銅で形成された外面４６ａの温度勾配よりステンレス鋼で形成された内面の温度勾配が大きいため、上記図２（ａ）に示した従来に比較して感温筒内面温度が低下し、感温筒の温度応答性がより鈍感になっている。
【００２６】
さらに、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の例と比較して、感温筒４６の壁厚ｔを変化させずに、銅製外面４６ａの壁厚ｔｃを薄く、ステンレス鋼製内面４６ｂの壁厚ｔｓをより厚く形成した場合を示している。この場合は、蒸発器５の出口配管温度φ０が感温筒７の壁面を通過して感温筒４６の内面４６ｂにおいてφ３まで下降するが、温度勾配のより大きいステンレス鋼の壁厚ｔｓがより厚く構成されているため、感温筒内面４６ｂの温度φ３が上記感温筒内面温度φ２よりさらに低下し、感温筒の温度応答性がさらに鈍感になっている。
【００２７】
図３は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第２実施例を示す断面図である。本実施例にかかる温度式膨張弁は、例えば食品の冷凍庫等に使用されるものであって、ステンレス鋼製のキャピラリチューブ２６が使用され、クラッド材で構成された感温筒５６の外面５６ａがステンレス鋼によって形成されるとともに、内面５６ｂが銅によって形成されている。そして、この感温筒５６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が外面５６ａにプロジェクション溶接またはＴＩＧ溶接等によって接合される。
【００２８】
本実施例においても、上記構成を有する感温筒５６においては、上記第１実施例と同様に、外面５６ａ、内面５６ｂを構成する両金属の熱伝導率、比熱に差があるため、両者の板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくなる。さらに、本実施例においても、キャピラリチューブ２６と感温筒５６との接合は、ステンレス鋼同士の接合とすることができ、従来と同様の接合方法を採ることができる。
【００２９】
図４は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第３実施例を示す断面図である。本実施例では、キャピラリチューブ２６が銅製であって、クラッド材で構成された感温筒６６の外面６６ａがステンレス鋼によって形成されるとともに、内面６６ｂが銅によって形成されている。そして、この感温筒６６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が外面６６ａにプロジェクション溶接またはろう付け等によって接合される。
【００３０】
本実施例においても、上記構成を有する感温筒６６においては、上記実施例と同様に、外面６６ａ、内面６６ｂを構成する両金属の熱伝導率、比熱に差があるため、両者の板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくすることができる。さらに、本実施例においても、キャピラリチューブ２６と感温筒６６との接合は、銅同士の接合とすることができる。
【００３１】
図５は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第４実施例を示す断面図である。本実施例では、キャピラリチューブ２６が銅製であって、クラッド材で構成された感温筒７６の外面７６ａが銅によって形成されるとともに、内面７６ｂがステンレス鋼によって形成されている。そして、この感温筒７６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が外面７６ａにプロジェクション溶接またはろう付け等によって接合される。
【００３２】
本実施例においても、上記構成を有する感温筒７６においては、上記実施例と同様に、外面７６ａ、内面７６ｂを構成する両金属の熱伝導率、比熱に差があるため、両者の板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくすることができる。さらに、本実施例においても、キャピラリチューブ２６と感温筒７６との接合は、銅同士の接合とすることができ、従来と同様の接合方法を採ることができる。
【００３３】
図６は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第５実施例を示す断面図である。本実施例では、キャピラリチューブ２６がステンレス鋼製であって、クラッド材で底部８６ｃを有する円筒状に形成された感温筒８６の外面８６ａがステンレス鋼によって形成されるとともに、内面８６ｂが銅によって形成されている。そして、外面８６ａのステンレス鋼と内面８６ｂの銅を剥離させ、ステンレス鋼同士としてプロジェクション溶接またはＴＩＧ溶接されている。また、この感温筒８６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が、感温筒８６の上部開口に装着されたステンレス鋼製の密栓８７に穿設された挿入孔８７ａを貫通するとともに、密栓８７に銀ろうによってろう付けされている。
【００３４】
本実施例においても、上記構成を有する感温筒８６においては、上記実施例と同様に、外面８６ａ、内面８６ｂを構成する両金属の熱伝導率、比熱に差があるため、両者の板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくすることができる。さらに、キャピラリチューブ２６と感温筒８６との接合は、ステンレス鋼同士の接合とすることができ、従来と同様の接合方法を採ることができる。
【００３５】
図７は、本発明にかかる温度式膨張弁に使用する感温筒の第６実施例を示す断面図である。本実施例では、キャピラリチューブ２６がステンレス鋼製であって、クラッド材で底部９６ｃを有する円筒状に形成された感温筒９６の外面９６ａがステンレス鋼によって形成されるとともに、内面９６ｂが銅によって形成されている。そして、外面９６ａのステンレス鋼と内面９６ｂの銅及び密栓９７がプロジェクション溶接、ＴＩＧ溶接または銀ろう付けによって接合されている。また、この感温筒９６の内部に挿入されたキャピラリチューブ２６が、感温筒９６の上部開口に装着された銅製またはステンレス鋼製の密栓９７に穿設された挿入孔９７ａを貫通するとともに、密栓９７に銀ろうによってろう付けされている。
【００３６】
本実施例においても、上記構成を有する感温筒９６においては、上記実施例と同様に、外面９６ａ、内面９６ｂを構成する両金属の熱伝導率、比熱に差があるため、板厚、重量を変えることにより、感温筒の温度応答性を変化させる際の自由度が大きくすることができる。さらに、キャピラリチューブ２６と感温筒９６との接合は、ステンレス鋼同士の接合とすることができ、従来と同様の接合方法を採ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、従来のように挿入材を設ける必要がないため、製造費が低く、両金属の板厚、重量及び材質を変化させることにより温度応答性を変化させることができるため、温度応答性を変化させる際の自由度の大きい温度式膨張弁を提供することができる。
【００３８】
請求項２記載及び請求項３記載の発明によれば、内外面の異種金属の熱伝導率の差を利用して、両金属の板厚、重量及び材質を変化させることにより温度応答性を変化させることができるため、温度応答性を変化させる際の自由度の大きい温度式膨張弁を提供することができる。
【００３９】
請求項４及び請求項５記載の発明によれば、前記感温筒の内面または外面の金属の材質が、該温度式膨張弁に接続されるキャピラリチューブの材質と同一であるため、ろう付け、プロジェクション溶接、ＴＩＧ溶接等の従来使用されている接合方法によって内外面の金属を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第１実施例を示す断面図である。
【図２】感温筒の温度応答性の自由度の説明図である。
【図３】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第２実施例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第３実施例を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第４実施例を示す断面図である。
【図６】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第５実施例を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる温度式膨張弁の感温筒の第６実施例を示す断面図である。
【図８】従来の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図９】従来の温度式膨張弁を示す断面図である。
【符号の説明】
２６キャピラリチューブ
４６、５６、６６、７６、８６、９６感温筒
４６ａ、５６ａ、６６ａ、７６ａ、８６ａ、９６ａ感温筒外面
４６ｂ、５６ｂ、６６ｂ、７６ｂ、８６ｂ、９６ｂ感温筒内面
８６ｃ、９６ｃ感温筒底面
８７、９７密栓
８７ａ、９７ａ挿入孔

Claims

感温筒を、キャピラリチューブと接合される該キャピラリチューブの材質と同一の材質の金属部分と、当該金属部分とは材質が異なる異種金属部分とで構成されたクラッド材であって、前記金属部分との全体で所望の温度応答性を実現する異種金属を材質とする異種金属部分を用いて構成されたクラッド材により形成したことを特徴とする温度式膨張弁。
前記感温筒の内面の金属の熱伝導率を、外面の金属の熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の温度式膨張弁。
前記感温筒の外面の金属の熱伝導率を、内面の金属の熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の温度式膨張弁。
前記感温筒の内面の金属の材質が、前記キャピラリチューブの材質と同一であることを特徴とする請求項２または３記載の温度式膨張弁。
前記感温筒の外面の金属の材質が、前記キャピラリチューブの材質と同一であることを特徴とする請求項２または３記載の温度式膨張弁。