JP4351622B2 - Flow control valve, expansion valve for refrigeration cycle apparatus, and refrigeration cycle apparatus - Google Patents

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    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

Description

この発明は、流量制御弁、冷凍サイクル装置用膨張弁および冷凍サイクル装置に関し、特に、自動車用空調装置等、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置等で使用される流量制御弁、膨張弁および冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a flow rate control valve, an expansion valve for a refrigeration cycle apparatus, and a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a flow rate control valve, an expansion valve, and a refrigeration cycle used in a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant, etc. It relates to the device.

冷凍サイクル装置に用いられる膨張弁には、大きく分けて、ダイヤフラムやベローズによる感圧部と感温筒による温度検出部を有する温度式膨張弁と、ステッピングモータ駆動によって弁開度を設定する電動式膨張弁と、電磁力によって弁開度を設定する電磁式膨張弁がある(例えば、特許文献1、2、3)。   The expansion valve used in the refrigeration cycle apparatus is roughly divided into a temperature type expansion valve having a pressure sensing part by a diaphragm or bellows and a temperature detection part by a temperature sensing cylinder, and an electric type that sets the valve opening degree by driving a stepping motor. There are expansion valves and electromagnetic expansion valves that set the valve opening degree by electromagnetic force (for example, Patent Documents 1, 2, and 3).

温度式膨張弁は、感圧部に作用する2次圧力(蒸発圧力)と感温筒の感知温度(蒸発器出口温度)から過熱度を検出し、圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度が設定過熱度になるように、蒸発器に流れる冷媒流量を制御するものであるが、冷凍システムとのマッチングにより、ハンチングの問題や、過熱度設定値を手動でしか変更できないと云う問題がある。   The temperature type expansion valve detects the degree of superheat from the secondary pressure (evaporation pressure) acting on the pressure sensing part and the temperature sensed by the temperature sensing tube (evaporator outlet temperature), and the degree of superheat of the refrigerant gas sucked into the compressor Although the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator is controlled so as to achieve the set superheat degree, there are problems of hunting and that the superheat degree set value can only be changed manually by matching with the refrigeration system.

特に、車載用のエンジン駆動の非容量制御圧縮機を使用した冷凍サイクルの温度膨張弁では、車両の急加速時に低圧側の圧力が急激に下がることに対し、感温筒の感知温度は時定数等の影響により動作遅れを生じるため、ハンチングを起こし易い。このため、蒸発器吹き出し空気温度が変動し、車室内温度が安定しない。   In particular, in the temperature expansion valve of a refrigeration cycle that uses an in-vehicle engine-driven non-capacity control compressor, the pressure on the low-pressure side suddenly drops during rapid acceleration of the vehicle, whereas the temperature sensed by the temperature sensing cylinder is a time constant. Due to the influence of the above, an operation delay is caused, so that hunting is likely to occur. For this reason, the evaporator blowout air temperature fluctuates and the passenger compartment temperature is not stable.

また、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置の温度式膨張弁を考えた場合、ベローズやダイアフラム等の感圧部(感圧素子)の耐圧設計仕様が難しくなり、コスト高な膨張弁になると云う課題もある。 In addition, when considering a temperature expansion valve of a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant, the pressure-resistant design specification of a pressure-sensitive portion (pressure-sensitive element) such as a bellows or a diaphragm becomes difficult, and the problem is that the expansion valve is expensive. There is also.

ステッピングモータによる電動式膨張弁は、過熱度センサによって検出した過熱度が設定過熱度となるように、弁開度をステッピングモータの駆動パルスで指定し、それによって弁開度を調整して蒸発器に流れる冷媒流量を制御するものであるが、弁開度調整の動作遅れにより、過渡期の状態や、負荷の急変動時、エンジン駆動の非容量制御圧縮機を使用した冷凍サイクルでの車両の急加速時に、弁開度が状態変化に追従するのに時間遅れが生じる。   The electric expansion valve with a stepping motor specifies the valve opening with the driving pulse of the stepping motor so that the superheat detected by the superheat sensor becomes the set superheat, thereby adjusting the valve opening and adjusting the evaporator The flow rate of the refrigerant flowing in the vehicle is controlled by a delay in the valve opening adjustment operation, but during a transitional state or when the load suddenly fluctuates, the vehicle in the refrigeration cycle using a non-capacity control compressor driven by an engine During rapid acceleration, there is a time delay for the valve opening to follow the state change.

このため、ハンチングを起こし易く、蒸発器吹き出し空気温度が変動し、車室内温度が安定し難い。また、別設置の過熱度センサやコントローラが必要であり、温度式膨張弁に比してコスト高になる。   For this reason, it is easy to raise | generate hunting, the evaporator blowing air temperature is fluctuate | varied, and vehicle interior temperature is hard to be stabilized. Moreover, a separately installed superheat degree sensor and controller are required, and the cost is higher than that of the temperature type expansion valve.

電磁式膨張弁は、過熱度センサにより検出した過熱度が設定過熱度となるように、弁開度を電磁コイルへのPWM電流値制御により制御するものであり、ステッピングモータによる電動式膨張弁に比して動作応答性がよく、動作遅れが少なく、制御性がよいが、ステッピングモータによる電動式膨張弁と同様に、別設置の過熱度センサやコントローラが必要であるため、温度式膨張弁に比してコスト高になることは避けられない。   The electromagnetic expansion valve controls the valve opening by PWM current value control to the electromagnetic coil so that the degree of superheat detected by the superheat degree sensor becomes the set superheat degree. Compared with the electric expansion valve with a stepping motor, it requires a superheat degree sensor and controller separately installed. In comparison, the cost is unavoidable.

また、ステッピングモータ駆動の電動式膨張弁、電磁式膨張弁のいずれも、別設置の過熱度センサの配管への取り付けのばらつきや、過熱度センサ自体の時定数により、センサ部として検出遅れが生じ、その分、制御性が悪くなる。   In addition, both the electric expansion valve driven by the stepping motor and the electromagnetic expansion valve have a detection delay as a sensor unit due to variations in the installation of the separately installed superheat degree sensor on the piping and the time constant of the superheat degree sensor itself. Therefore, the controllability becomes worse.

この他、蒸発器の入口側における絞り部前後の冷媒差圧によって弁開度を調整して蒸発器に流れる冷媒流量を制御する差圧膨張弁と称されるものがある(例えば、特許文献4)。   In addition, there is a so-called differential pressure expansion valve that controls the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator by adjusting the valve opening degree by the refrigerant differential pressure before and after the throttle on the inlet side of the evaporator (for example, Patent Document 4). ).

しかし、この差圧膨張弁は、蒸発器の入口側における絞り部前後の冷媒差圧によって蒸発器に流れる冷媒流量を制御するから、圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度を設定過熱度にする制御を適切に行うことが難しい。   However, since this differential pressure expansion valve controls the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator by the refrigerant differential pressure before and after the throttle on the inlet side of the evaporator, the superheat degree of the refrigerant gas sucked into the compressor is set to the set superheat degree. It is difficult to control properly.

また、膨張弁とは別に、蒸発器の出口側と圧縮機の入口側との間の冷媒通路に過熱度制御弁が設けられ、過熱度制御弁によって吸入冷媒の過熱度を制御する冷凍サイクル装置、およびその冷凍サイクル装置で用いられる過熱度制御弁がある(例えば、特許文献5)。   In addition to the expansion valve, a refrigeration cycle apparatus in which a superheat degree control valve is provided in a refrigerant passage between the outlet side of the evaporator and the inlet side of the compressor, and the superheat degree of the sucked refrigerant is controlled by the superheat degree control valve. And a superheat degree control valve used in the refrigeration cycle apparatus (for example, Patent Document 5).

過熱度制御弁により蒸発器の出口側の過熱度に応じて冷媒流量を制御する冷凍サイクル装置は、圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度を設定過熱度にする制御を適切に行うことができるが、しかし、この冷凍サイクル装置では、膨張弁以外に、別途、過熱度制御弁が必要であり、システム構成が複雑になり、コスト高にもなる。
特開昭60−142175号公報 特許第2615021号公報 特開2004−93031号公報 特開2004−218918号公報 特公平7−21373号公報
The refrigeration cycle apparatus that controls the flow rate of the refrigerant according to the superheat degree on the outlet side of the evaporator by the superheat degree control valve can appropriately perform control to set the superheat degree of the refrigerant gas sucked into the compressor to the set superheat degree. However, this refrigeration cycle apparatus requires a separate superheat degree control valve in addition to the expansion valve, which complicates the system configuration and increases the cost.
JP 60-142175 A Japanese Patent No. 2615021 JP 2004-93031 A JP 2004-218918 A Japanese Patent Publication No. 7-21373

この発明が解決しようとする課題は、冷凍サイクル装置で使用される膨張弁において、自己制御性を有し、動作遅れが少なく、サイクル状態の急変に拘わらず圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度を設定過熱度に適切に制御し、しかも、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることがないことである。 The problem to be solved by the present invention is that the expansion valve used in the refrigeration cycle apparatus has self-controllability, little operation delay, and the degree of superheat of the refrigerant gas sucked into the compressor regardless of a sudden change in the cycle state In the refrigeration cycle apparatus using the CO 2 refrigerant, the problem of the pressure resistance design specification does not occur.

この発明による流量制御弁は、第1の入口ポートと、第1の出口ポートと、前記第1の入口ポートと前記第1の出口ポートとの間に設けられた弁ポートと、第2の入口ポートと、第2の出口ポートと、前記第2の入口ポートと前記第2の出口ポートとの間に設けられた流路室とを有する弁ハウジングと、軸線方向移動によって前記弁ポートの開度調整を行う流量調整部と、前記流路室内に軸線方向に移動可能に進入した弁軸部とを有する弁体と、前記流路室内における前記弁軸部に設けられ、前記流路室を流れる流体の動圧を弁開方向に及ぼされる受圧板と、前記弁体を弁閉方向に付勢する調整ばねとを有する。   The flow control valve according to the present invention includes a first inlet port, a first outlet port, a valve port provided between the first inlet port and the first outlet port, and a second inlet. A valve housing having a port, a second outlet port, a flow path chamber provided between the second inlet port and the second outlet port, and an opening degree of the valve port by axial movement A valve body having a flow rate adjusting portion for adjusting; a valve shaft portion that is movably moved in the axial direction into the flow passage chamber; and provided in the valve shaft portion in the flow passage chamber, and flows through the flow passage chamber. A pressure receiving plate that applies a fluid dynamic pressure in the valve opening direction; and an adjustment spring that biases the valve body in the valve closing direction.

この発明による冷凍サイクル装置用膨張弁は、凝縮器の出口側に接続される第1の入口ポートと、蒸発器の入口側に接続される第1の出口ポートと、前記第1の入口ポートと前記第1の出口ポートとの間に設けられた弁ポートと、蒸発器の出口側に接続される第2の入口ポートと、圧縮器の入口側に接続される第2の出口ポートと、前記第2の入口ポートと前記第2の出口ポートとの間に設けられた流路室とを有する弁ハウジングと、軸線方向移動によって前記弁ポートの開度調整を行う流量調整部と、前記流路室内に軸線方向に移動可能に進入した弁軸部とを有する弁体と、前記流路室内における前記弁軸部に設けられ、前記流路室を流れる冷媒の動圧を弁開方向に及ぼされる受圧板と、前記弁体を弁閉方向に付勢する調整ばねとを有する。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a first inlet port connected to the outlet side of the condenser, a first outlet port connected to the inlet side of the evaporator, and the first inlet port. A valve port provided between the first outlet port, a second inlet port connected to the outlet side of the evaporator, a second outlet port connected to the inlet side of the compressor, A valve housing having a flow passage chamber provided between a second inlet port and the second outlet port; a flow rate adjusting portion for adjusting an opening degree of the valve port by axial movement; and the flow passage A valve body having a valve shaft portion that has entered the chamber so as to be movable in the axial direction; and provided in the valve shaft portion in the flow path chamber, the dynamic pressure of the refrigerant flowing through the flow path chamber is exerted in the valve opening direction. A pressure receiving plate, and an adjustment spring for urging the valve body in the valve closing direction.

この発明による冷凍サイクル装置用膨張弁は、好ましくは、前記調整ばねの初期設定荷重を可変設定する、ばね荷重可変設定手段を有する。ばね荷重可変設定手段としては、前記調整ばねを受け持ち、ねじ係合によって軸線方向に取付位置を変更可能なアジャストねじ部材があり、更には、ばね荷重設定値、換言すると、過熱度の設定値を、外部操作で変更可能なように、前記アジャストねじ部材を回転させる電動モータを設けることができる。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to the present invention preferably has spring load variable setting means for variably setting the initial set load of the adjustment spring. As the spring load variable setting means, there is an adjusting screw member that takes charge of the adjustment spring and can change the mounting position in the axial direction by screw engagement, and further, a spring load setting value, in other words, a setting value of the superheat degree. An electric motor for rotating the adjustment screw member can be provided so that the adjustment screw member can be changed by an external operation.

この発明による冷凍サイクル装置用膨張弁は、好ましくは、過熱度の設定値を外部操作で変更可能なように、前記弁体を電磁吸引力によって弁閉方向あるいは弁開方向に付勢する電磁コイル装置を有する。   The expansion valve for the refrigeration cycle apparatus according to the present invention is preferably an electromagnetic coil that urges the valve body in the valve closing direction or the valve opening direction by an electromagnetic suction force so that the set value of the superheat degree can be changed by an external operation. Have the device.

この発明による冷凍サイクル装置は、圧縮器と、凝縮器と、蒸発器と、前記蒸発器の出口側の冷媒流の動圧に感応し前記凝縮器より前記蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御する膨張弁とを有する。   The refrigeration cycle apparatus according to the present invention controls the flow rate of refrigerant flowing from the condenser to the evaporator in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the compressor, condenser, evaporator, and evaporator. And an expansion valve.

また、この発明による冷凍サイクル装置は、上述の発明による冷凍サイクル装置用膨張弁を有する。   The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes the expansion valve for the refrigeration cycle apparatus according to the above-described invention.

この発明による膨張弁、冷凍サイクル装置における過熱度制御は、冷媒過熱度と冷媒密度とに相関性があり、冷媒密度が一定流路における冷媒流の専ら動圧に相関することを動作原理とし、蒸発器の出口側の冷媒流の専ら動圧に感応して蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御し、圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度を設定過熱度に自己制御する。云うならば、この発明による膨張弁は、自己制御式動圧膨張弁である。そして、この発明による流量制御弁も、専ら自己制御式動圧膨張弁として利用される。   The superheat control in the expansion valve and the refrigeration cycle apparatus according to the present invention has a correlation between the refrigerant superheat degree and the refrigerant density, and the operation principle is that the refrigerant density correlates exclusively with the dynamic pressure of the refrigerant flow in the constant flow path, The flow rate of the refrigerant flowing into the evaporator is controlled in response to the dynamic pressure exclusively of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator, and the superheat degree of the refrigerant gas sucked into the compressor is self-controlled to the set superheat degree. In other words, the expansion valve according to the present invention is a self-controlled dynamic pressure expansion valve. The flow control valve according to the present invention is also used exclusively as a self-control type dynamic pressure expansion valve.

これにより、動作遅れが少なく、サイクル状態の急変が生じたとしても、圧縮機に吸い込まれる冷媒ガスの過熱度が設定過熱度に適切に制御される。さらに、設定過熱度に対し、サイクル状態の急変により蒸発器出口冷媒の過熱度が0℃となった場合にも、乾き度値も検出して動くため、従来の温度式膨張弁よりも早く設定過熱度となるように制御される。また、過熱度設定だけではなく乾き度設定とすることも可能となった。しかも、温度式膨張弁におけるような感圧部を必要としないから、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることもない。 Thereby, even if there is little operation delay and sudden change of the cycle state occurs, the superheat degree of the refrigerant gas sucked into the compressor is appropriately controlled to the set superheat degree. Furthermore, even when the superheat degree of the refrigerant at the outlet of the evaporator becomes 0 ° C due to a sudden change in the cycle state, the dryness value is detected and moves, so it is set earlier than the conventional temperature expansion valve. It is controlled so that the degree of superheat is reached. Moreover, not only the superheat setting but also the dryness setting can be set. In addition, since a pressure-sensitive part as in the temperature type expansion valve is not required, the problem of the pressure-resistant design specification does not occur even in the refrigeration cycle apparatus using the CO 2 refrigerant.

この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態1を、図1を参照して説明する。   Embodiment 1 of an expansion valve (flow control valve) and a refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

実施形態1による膨張弁は通電閉型の電磁膨張弁10として構成されている。電磁膨張弁10は、弁ハウジング11を有する。弁ハウジング11には、第1の入口ポート12と、第1の出口ポート13と、第1の入口ポート12と第1の出口ポート13との間に設けられた弁ポート14と、第2の入口ポート15と、第2の出口ポート16とが形成されている。   The expansion valve according to the first embodiment is configured as an energization closed electromagnetic expansion valve 10. The electromagnetic expansion valve 10 has a valve housing 11. The valve housing 11 includes a first inlet port 12, a first outlet port 13, a valve port 14 provided between the first inlet port 12 and the first outlet port 13, and a second An inlet port 15 and a second outlet port 16 are formed.

弁ハウジング11は、第1の入口ポート12と第1の出口ポート13と間の弁ポート14を含む流路とは別に、後述の電磁コイル装置30の固定吸引子31と共働して、第2の入口ポート15と第2の出口ポート16との間に動圧検出用の流路室17を画定している。   Apart from the flow path including the valve port 14 between the first inlet port 12 and the first outlet port 13, the valve housing 11 cooperates with a stationary attractor 31 of an electromagnetic coil device 30 to be described later. Between the two inlet ports 15 and the second outlet port 16, a flow passage chamber 17 for detecting dynamic pressure is defined.

弁ハウジング11は、第1の入口ポート12、第1の出口ポート13及び弁ポート14を含む流路と流路室17とを区画する弁ハウジング11部分に貫設された弁体支持孔18と、後述する電磁コイル装置30の固定吸引子31の下部に圧入かしめ固定されているガイド部材48とによって、中空軸状の弁体20を軸線方向(上下方向)に移動可能に支持している。   The valve housing 11 includes a valve body support hole 18 penetrating a valve housing 11 portion that divides a flow path including the first inlet port 12, the first outlet port 13, and the valve port 14 and the flow path chamber 17. The hollow shaft-shaped valve body 20 is supported so as to be movable in the axial direction (vertical direction) by a guide member 48 that is press-fitted and fixed to the lower part of the fixed attractor 31 of the electromagnetic coil device 30 described later.

弁体20は、軸線方向移動によって弁ポート14の開度調整を行って弁ポート14を流れる流体の流量を定量的に制御する流量調整部21と、流量調整部21から弁体支持孔18を貫通して流路室17内に突出する弁軸部22とを有する。   The valve body 20 adjusts the opening degree of the valve port 14 by moving in the axial direction to quantitatively control the flow rate of the fluid flowing through the valve port 14, and the valve body support hole 18 from the flow rate adjustment section 21. And a valve shaft portion 22 that penetrates and projects into the flow path chamber 17.

弁体20は、降下移動によって流量調整部21が弁ポート14に接近することにより、弁開度を低減し、これとは反対に、上昇移動によって流量調整部21が弁ポート14より遠ざかることにより、弁開度を増加する。   The valve body 20 reduces the valve opening when the flow rate adjustment unit 21 approaches the valve port 14 by the downward movement, and conversely, the flow rate adjustment unit 21 moves away from the valve port 14 by the upward movement. Increase the valve opening.

弁軸部22の流路室17内に位置する部分には受圧板23が設けられている。受圧板23は、圧縮コイルばねによる弁ばね25によって弁軸部22に係止されたスナップリング24に押し付けられ、上昇変位を拘束された状態で弁軸部22の所定位置に取り付けられている。弁ばね25は、流路室17の底部と受圧板23との間に挟まれて、弁体20を弁開方向に付勢する。   A pressure receiving plate 23 is provided in a portion of the valve shaft portion 22 located in the flow path chamber 17. The pressure receiving plate 23 is pressed against a snap ring 24 that is locked to the valve shaft portion 22 by a valve spring 25 that is a compression coil spring, and is attached to a predetermined position of the valve shaft portion 22 while restraining upward displacement. The valve spring 25 is sandwiched between the bottom of the flow path chamber 17 and the pressure receiving plate 23 and biases the valve body 20 in the valve opening direction.

受圧板23は、第2の入口ポート15より流路室17内に流入し、第2の出口ポート16より流路室17外に流出することによって流路室17を流れる流体の動圧を、上昇方向、すなわち弁開方向に及ぼされる。   The pressure receiving plate 23 flows into the flow channel chamber 17 from the second inlet port 15 and flows out of the flow channel chamber 17 from the second outlet port 16 to thereby reduce the dynamic pressure of the fluid flowing through the flow channel chamber 17. The upward direction, that is, the valve opening direction is exerted.

なお、受圧板23には専ら動圧のみが作用するよう、受圧板23の外縁と流路室17の内壁面との間に、適正な間隙26が設定されている。   An appropriate gap 26 is set between the outer edge of the pressure receiving plate 23 and the inner wall surface of the flow path chamber 17 so that only the dynamic pressure acts on the pressure receiving plate 23.

弁ハウジング11の上部には電磁コイル装置30が取り付けられている。電磁コイル装置30は、弁ハウジング11の上部にかしめ等によって固定された固定吸引子31と、固定吸引子31の上部に固定装着されたプランジャチューブ32と、プランジャチューブ32の上端に固定装着された上蓋プラグ33および上蓋プラグ33にねじ係合したアジャストねじ部材34とを有する。なお、固定吸引子31とアジャストねじ部材34には各々気密用のOリング35、36が取り付けられている。   An electromagnetic coil device 30 is attached to the upper portion of the valve housing 11. The electromagnetic coil device 30 is fixedly attached to the upper end of the plunger tube 32, the fixed suction element 31 fixed to the upper part of the valve housing 11 by caulking, the plunger tube 32 fixedly attached to the upper part of the fixed suction element 31, and the plunger tube 32. An upper cover plug 33 and an adjustment screw member 34 screw-engaged with the upper cover plug 33. Airtight O-rings 35 and 36 are attached to the fixed suction element 31 and the adjustment screw member 34, respectively.

固定吸引子31およびプランジャチューブ32の外周部には、外凾37、磁路ガイド部材38、コイル部39、コイル通電用の電気コネクタ40等によるコイルユニット41が固定されている。   A coil unit 41 including an outer rod 37, a magnetic path guide member 38, a coil portion 39, an electric connector 40 for energizing the coil, and the like are fixed to the outer peripheral portions of the fixed attractor 31 and the plunger tube 32.

固定吸引子31には中心貫通孔42が軸線方向に貫通形成されている。弁体20の弁軸部22は中心貫通孔42を非接触で軸線方向に移動可能に貫通していると共に、固定吸引子31の下部に圧入かしめ固定されているガイド部材48を接触状態で貫通し、弁軸部22の上端部27は、プランジャチューブ32の内側に画定されたプランジャ室43内に位置している。この弁軸部22の上端部27は、電磁コイル装置30のプランジャ44に、僅かなクリアランスをもって挿入されている。   A central through hole 42 is formed through the fixed suction element 31 in the axial direction. The valve shaft portion 22 of the valve body 20 penetrates the central through hole 42 so as to be movable in the axial direction without contact, and penetrates the guide member 48 that is press-fitted and fixed to the lower portion of the fixed suction element 31 in a contact state. The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is located in the plunger chamber 43 defined inside the plunger tube 32. The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is inserted into the plunger 44 of the electromagnetic coil device 30 with a slight clearance.

固定吸引子31は、上端面が磁気吸引面45になっており、コイル部39に通電するコイル電流に応じて発生する磁気吸引力によってプランジャ44の下端面46を磁気吸引面45の側に吸引する。この磁気吸引力は、プランジャ44と弁体20との連結体に下向きの力として作用し、弁体20を弁閉方向に付勢する。   The fixed attractor 31 has a magnetic attraction surface 45 at the upper end surface, and attracts the lower end surface 46 of the plunger 44 toward the magnetic attraction surface 45 by a magnetic attraction force generated according to a coil current energized to the coil portion 39. To do. This magnetic attraction force acts as a downward force on the connecting body of the plunger 44 and the valve body 20, and biases the valve body 20 in the valve closing direction.

プランジャ44とアジャストねじ部材34との間には圧縮コイルばねによる調整ばね28が取り付けられている。調整ばね28は、プランジャ44と弁体20との連結体を、降下方向、つまり、弁閉方向に付勢している。   An adjustment spring 28 using a compression coil spring is attached between the plunger 44 and the adjustment screw member 34. The adjustment spring 28 biases the connecting body of the plunger 44 and the valve body 20 in the descending direction, that is, the valve closing direction.

以上のように構成された電磁膨張弁10は、圧縮機1001、凝縮器1002、蒸発器1003を含む空調装置等の冷凍サイクル装置に組み込まれるものであり、第1の入口ポート12を冷媒配管1004によって凝縮器1002の出口側に接続され、第1の出口ポート13を冷媒配管1005によって蒸発器1003の入口側に接続され、第2の入口ポート15を冷媒配管1006によって蒸発器1003の出口側に接続され、第2の出口ポート16を冷媒配管1007によって圧縮器1001の入口側に接続されている。そして、圧縮器1001の出口側は冷媒配管1008によって凝縮器1002の入口側に接続されている。   The electromagnetic expansion valve 10 configured as described above is incorporated in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner including a compressor 1001, a condenser 1002, and an evaporator 1003, and the first inlet port 12 is connected to a refrigerant pipe 1004. Is connected to the outlet side of the condenser 1002, the first outlet port 13 is connected to the inlet side of the evaporator 1003 by the refrigerant pipe 1005, and the second inlet port 15 is connected to the outlet side of the evaporator 1003 by the refrigerant pipe 1006. The second outlet port 16 is connected to the inlet side of the compressor 1001 by the refrigerant pipe 1007. The outlet side of the compressor 1001 is connected to the inlet side of the condenser 1002 by a refrigerant pipe 1008.

この接続により、弁ポート14の開度調整を行う弁体20の流量調整部21は、蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御し、受圧板23は蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧を弁開方向に及ぼされ、専らこの動圧により弁開方向の荷重を発生する。これにより、電磁膨張弁10は、蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧に感応して蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御する。   With this connection, the flow rate adjusting unit 21 of the valve body 20 that adjusts the opening degree of the valve port 14 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003, and the pressure receiving plate 23 moves the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator 1003. Pressure is exerted in the valve opening direction, and a load in the valve opening direction is generated exclusively by this dynamic pressure. Thus, the electromagnetic expansion valve 10 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003 in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator 1003.

なお、弁体20が中空軸状であり、その中空部29がプランジャ室43に連通していることにより、プランジャ室43の内圧は、第1の入口ポート12と第1の出口ポート13と間の弁ポート14を含む流路を通過する凝縮器1002の出口側の冷媒の圧力、つまり、凝縮圧力Pc相当の圧力となる。   Since the valve body 20 has a hollow shaft shape and the hollow portion 29 communicates with the plunger chamber 43, the internal pressure of the plunger chamber 43 is between the first inlet port 12 and the first outlet port 13. The pressure of the refrigerant on the outlet side of the condenser 1002 passing through the flow path including the valve port 14, that is, the pressure corresponding to the condensation pressure Pc.

上述の電磁膨張弁10において、調整ばね28のばね荷重をF1、電磁コイル装置30の磁気吸引力による荷重をF2、受圧板23に発生する荷重をF3、弁ばね25のばね荷重をF4、弁体20の流量調整部21に作用する後述の差圧荷重をF5とすると、その各荷重のベクトルは、図2に示されているようになり、平衡式は式(1)で表される。   In the above-described electromagnetic expansion valve 10, the spring load of the adjustment spring 28 is F1, the load due to the magnetic attractive force of the electromagnetic coil device 30 is F2, the load generated on the pressure receiving plate 23 is F3, the spring load of the valve spring 25 is F4, Assuming that a differential pressure load, which will be described later, acting on the flow rate adjusting unit 21 of the body 20 is F5, the vector of each load is as shown in FIG. 2, and the balance equation is expressed by the equation (1).

F1+F2+F5=F3+F4 …(1)
よって、この平衡式(1)を満たす範囲内で、磁気吸引力による荷重F2を電磁コイル装置30のコイル電流値制御によって変化させることで、電磁膨張弁10の平衡値(設定過熱度)を可変設定することができる。なお、当然のことであるが、電磁コイル装置30の非通電時、つまり、電磁コイル装置30の磁気吸引力による荷重F2が0である時には、電磁膨張弁10の全開状態が得られる。
F1 + F2 + F5 = F3 + F4 (1)
Therefore, the balance value (set superheat degree) of the electromagnetic expansion valve 10 can be varied by changing the load F2 due to the magnetic attractive force by controlling the coil current value of the electromagnetic coil device 30 within the range satisfying the balance equation (1). Can be set. As a matter of course, when the electromagnetic coil device 30 is not energized, that is, when the load F2 due to the magnetic attractive force of the electromagnetic coil device 30 is 0, the electromagnetic expansion valve 10 is fully opened.

ところで、受圧板23に発生する荷重F3は、式(2)で表される。   By the way, the load F3 generated in the pressure receiving plate 23 is expressed by Expression (2).

F3=F+F3A …(2)
このうち、Fは、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重であり、F3Aは、弁体20の外径D1と受圧板23の外径D3の面積差分{(D32 −D12 )π}/4に対する第2の入口ポート15の圧力Pshと第2の出口ポート16の圧力Pslとの差圧(Psh−Psl)による発生荷重であり、式F3A={(Psh−Psl)・(D32 −D12 )π}/4によって示される。
F3 = F + F3A (2)
Among these, F is a load generated by the dynamic pressure of the refrigerant flow flowing through the flow path chamber 17, and F3A is an area difference {(D3 2 −D1) between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the outer diameter D3 of the pressure receiving plate 23. 2 ) A load generated by a differential pressure (Psh−Psl) between the pressure Psh of the second inlet port 15 and the pressure Psl of the second outlet port 16 with respect to π} / 4, and the expression F3A = {(Psh−Psl) It is indicated by (D3 2 -D1 2 ) π} / 4.

弁体20の流量調整部21に作用する差圧荷重F5は、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2の面積差分{(D12 −D22 )π}/4に対する凝縮圧力Pcと蒸発圧力Peとの差圧(Pc−Pe)による発生荷重であり、式F5={(Pc−Pe)・(D12 −D22 )π}/4によって示される。これにより、弁体20は凝縮圧力Pcの影響を受け、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁閉方向にシフトさせることができる。 The differential pressure load F5 acting on the flow rate adjusting portion 21 of the valve body 20 is a condensation pressure Pc with respect to the area difference {(D1 2 −D2 2 ) π} / 4 between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14. Is a generated load due to a differential pressure (Pc−Pe) between the evaporation pressure Pe and the evaporation pressure Pe, and is represented by the formula F5 = {(Pc−Pe) · (D1 2 −D2 2 ) π} / 4. Accordingly, the valve body 20 is affected by the condensation pressure Pc, and the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve closing direction by increasing the differential pressure (Pc−Pe).

なお、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2とを同一径にすることにより、差圧(Pc−Pe)の影響をゼロにすることができる。   In addition, the influence of differential pressure | voltage (Pc-Pe) can be made zero by making the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14 into the same diameter.

ここで、CO2 冷媒(R−744)による冷凍サイクル装置の蒸発器出口側の冷媒の過熱度と冷媒密度との関係、冷媒密度と受圧板発生荷重との関係、過熱度、乾き度と受圧板発生荷重との関係を、図3〜図8を参照して説明する。 Here, the relationship between the superheat degree of the refrigerant on the evaporator outlet side of the refrigeration cycle apparatus and the refrigerant density by the CO 2 refrigerant (R-744), the relationship between the refrigerant density and the pressure-receiving plate generation load, the superheat degree, the dryness degree, and the pressure receiving pressure. The relationship with the plate generation load will be described with reference to FIGS.

図3は、蒸発器出口側の冷媒の過熱蒸気時に着目したモリエル線図であり、図4は、同じく蒸発器出口側の冷媒の過熱蒸気時における過熱度SHと蒸発器出口側冷媒密度ρとの関係を示している。蒸発器出口側冷媒の過熱度SHが増加すると、それに応じて蒸発器出口側の冷媒密度ρが減少する。   FIG. 3 is a Mollier diagram focused on when the refrigerant at the outlet side of the evaporator is superheated, and FIG. 4 shows the degree of superheat SH and the refrigerant density ρ at the outlet side of the evaporator when the refrigerant is also superheated at the outlet side of the evaporator. Shows the relationship. When the superheat degree SH of the evaporator outlet side refrigerant increases, the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side decreases accordingly.

図5は、蒸発器出口側の冷媒の湿り蒸気時に着目したモリエル線図であり、図6は、同じく蒸発器出口側の冷媒の湿り蒸気時における乾き度Xと蒸発器出口側の冷媒密度ρとの関係を示している。蒸発器出口側冷媒の乾き度Xが増加すると、それに応じて蒸発器出口側の冷媒密度ρが減少する。   FIG. 5 is a Mollier diagram focused on when the refrigerant on the evaporator outlet side is wet steam, and FIG. 6 is also the dryness X and the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side when the refrigerant is on the evaporator outlet side. Shows the relationship. When the dryness X of the evaporator outlet side refrigerant increases, the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side decreases accordingly.

図7は、蒸発器出口側の冷媒密度ρと、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重Fとの関係を示している。蒸発器出口側の冷媒密度ρが減少すると、流路室17を流れる冷媒流れの動圧が増加する。   FIG. 7 shows the relationship between the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side and the generated load F due to the dynamic pressure of the refrigerant flow flowing through the flow path chamber 17. When the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side decreases, the dynamic pressure of the refrigerant flow flowing through the flow path chamber 17 increases.

ここで、蒸発器出口側の冷媒密度ρが減少すると、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重Fが増加する原理を説明する。   Here, the principle that the generated load F due to the dynamic pressure of the refrigerant flow flowing through the flow path chamber 17 increases when the refrigerant density ρ on the evaporator outlet side decreases will be described.

まず、定常流では、以下の連続の式が成り立つ。   First, in the steady flow, the following continuous equation holds.

質量流量=ρQ=ρVA=一定 …(3)
ここで、ρ:密度、Q:体積流量、V:流速、A:流路断面積
この式(3)において、質量流量ρQ一定のもとに、密度ρが減少すると、流路断面債Aが一定であるから、流速Vが増加することとなる。弁リフト一定(流路断面積A一定)、質量流量ρQ一定で、蒸発器の負荷増により、蒸発器出口側冷媒の過熱度SHが増加したことを想定すると、図3、図4から、蒸発器出口側の冷媒密度ρが減少する。例えば、密度ρが1/2に減少すると、流速Vは2倍となる。従って、密度ρが1/nに減少すると、流速Vはn倍となる。
Mass flow rate = ρQ = ρVA = constant (3)
Here, ρ: density, Q: volume flow rate, V: flow velocity, A: channel cross-sectional area In this equation (3), when the density ρ decreases with a constant mass flow rate ρQ, the channel cross-section bond A becomes Since it is constant, the flow velocity V increases. Assuming that the superheat degree SH of the evaporator outlet side refrigerant has increased due to an increase in the evaporator load with constant valve lift (flow path cross-sectional area A constant) and constant mass flow rate ρQ, The refrigerant density ρ on the outlet side of the vessel decreases. For example, when the density ρ is reduced to ½, the flow velocity V is doubled. Therefore, when the density ρ decreases to 1 / n, the flow velocity V becomes n times.

次に、動圧は下式(4)で表される。   Next, the dynamic pressure is expressed by the following formula (4).

動圧Pa=全圧Pt−静圧Ps=(1/2)ρ・V2 …(4)
また、動圧板流量計では、以下の関係が成り立つ。
Dynamic pressure Pa = total pressure Pt−static pressure Ps = (1/2) ρ · V 2 (4)
In the dynamic pressure plate flowmeter, the following relationship is established.

動圧による発生荷重f∝ρ・V2 …(5)
式(4)は、動圧Paが、ρ・V2 に比例することを表しており、式(5)は、動圧による発生荷重fが、ρ・V2 に比例することを表している。
Load generated by dynamic pressure f∝ρ · V 2 (5)
Equation (4) represents that the dynamic pressure Pa is proportional to ρ · V 2 , and Equation (5) represents that the load f generated by the dynamic pressure is proportional to ρ · V 2 . .

式(5)の関係から、密度ρが1/nに減少し、流速Vがn倍に増加した場合には、式(5)の右項は、(ρ/n)(nV)2 により、動圧による発生荷重fは、n倍に増加することになる。これに対し、密度ρがn倍に増加し、流速Vが1/nに減少した場合には、式(5)の右項は、(ρ・n)(V/n)2 により、動圧による発生荷重fは、1/n倍に減少することになる。 From the relationship of Equation (5), when the density ρ decreases to 1 / n and the flow velocity V increases n times, the right term of Equation (5) becomes (ρ / n) (nV) 2 The generated load f due to the dynamic pressure increases n times. On the other hand, when the density ρ increases n times and the flow velocity V decreases to 1 / n, the right term of the equation (5) is expressed as dynamic pressure by (ρ · n) (V / n) 2 . The generated load f is reduced by 1 / n times.

したがって、密度ρが減少すると、動圧による発生荷重fは増加し、密度ρが増加すると、動圧による発生荷重fは減少する。式(4)の関係から、動圧Paについても同様の関係が成り立つ。   Therefore, when the density ρ decreases, the generated load f due to dynamic pressure increases, and when the density ρ increases, the generated load f due to dynamic pressure decreases. From the relationship of equation (4), the same relationship holds for the dynamic pressure Pa.

図8は、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHや蒸発器出口側の冷媒の乾き度Xと受圧板発生荷重F3との関係との関係を示している。蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHや乾き度Xが増加すると、受圧板発生荷重Fが増加する。これにより、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHや乾き度Xが増加すると、受圧板発生荷重Fの増加に伴い弁開度が大きくなり、蒸発器1003への冷媒流量が多くなり、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHや乾き度Xが減少する。   FIG. 8 shows the relationship between the superheat degree SH of the refrigerant on the evaporator outlet side, the dryness X of the refrigerant on the evaporator outlet side, and the pressure receiving plate generation load F3. When the superheat degree SH and the dryness degree X of the refrigerant on the evaporator outlet side increase, the pressure receiving plate generation load F increases. As a result, when the superheat degree SH or dryness X of the refrigerant at the outlet side of the evaporator increases, the valve opening increases as the pressure plate generation load F increases, and the refrigerant flow rate to the evaporator 1003 increases. The degree of superheat SH and the degree of dryness X of the refrigerant on the outlet side are reduced.

図9は、電磁膨張弁10の設定位置での発生荷重、即ち、調整ばね荷重F1と電磁コイル装置30の磁気吸引力による荷重F2とを足し合わせた発生荷重(F1+F2)と、コイル電流との関係を示している。図9では、コイル電流Ia〜Ibで、発生荷重(F1+F2)がFa〜Fbの範囲で比例的に変化し、所定の過熱度設定値可変幅(制御域)が得られる。   FIG. 9 shows the generated load (F1 + F2) obtained by adding the generated load at the set position of the electromagnetic expansion valve 10, that is, the adjustment spring load F1 and the load F2 due to the magnetic attractive force of the electromagnetic coil device 30, and the coil current. Showing the relationship. In FIG. 9, with the coil currents Ia to Ib, the generated load (F1 + F2) changes proportionally in the range of Fa to Fb, and a predetermined superheat degree set value variable width (control region) is obtained.

図10は、電磁膨張弁10の弁リフト量と各種発生荷重との関係を示している。図10において、特性線Laは、弁体20の弁リフト量と弁ばね25のばね荷重F4との関係を、特性線Lbhは、コイル電流値=「大」(Ib)における、電磁膨張弁10の設定位置での発生荷重(F1+F2)と、弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lbnは、コイル電流値=「中」における、電磁膨張弁10の設定位置での発生荷重(F1+F2)と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lblは、コイル電流値=「小」(Ia)における、電磁膨張弁10の設定位置での発生荷重(F1+F2)と弁体20の弁リフト量との関係を各々示している。そして、点Bnは、平衡点の一例として、コイル電流値=「中」時の平衡点を示している。   FIG. 10 shows the relationship between the valve lift amount of the electromagnetic expansion valve 10 and various generated loads. In FIG. 10, a characteristic line La shows the relationship between the valve lift amount of the valve body 20 and the spring load F4 of the valve spring 25, and a characteristic line Lbh shows the electromagnetic expansion valve 10 when the coil current value = “large” (Ib). The characteristic line Lbn shows the relationship between the generated load (F1 + F2) at the set position and the valve lift amount of the valve body 20, and the characteristic line Lbn shows the generated load at the set position of the electromagnetic expansion valve 10 when the coil current value is “medium”. F1 + F2) and the valve lift amount of the valve body 20, the characteristic line Lbl shows the generated load (F1 + F2) at the set position of the electromagnetic expansion valve 10 and the valve body 20 when the coil current value = “small” (Ia). The relationship with the valve lift amount of each is shown. Point Bn indicates an equilibrium point when the coil current value = “medium” as an example of the equilibrium point.

つぎに、図1に示されているように、冷凍サイクル装置に組み込まれた電磁膨張弁10の動作を詳細に説明する。   Next, as shown in FIG. 1, the operation of the electromagnetic expansion valve 10 incorporated in the refrigeration cycle apparatus will be described in detail.

蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHが設定過熱度に適合している時には、式(1)が釣り合いの関係にあるため、上下の力がバランスし、この時の弁リフト位置を維持する。   When the superheat degree SH of the refrigerant at the outlet side of the evaporator matches the set superheat degree, since the formula (1) is in a balanced relationship, the upper and lower forces are balanced, and the valve lift position at this time is maintained.

過熱度SHが設定過熱度より小さくなると、動圧による発生荷重ΔF分、受圧板23に発生する荷重F3が減少するため、式(1)の右項が小さくなり、弁体20は弁閉方向に移動する。これにより、蒸発器1003への流入冷媒量が減少し、過熱度SHが増加方向となり、過熱度SHが設定過熱度に近づく。   When the superheat degree SH is smaller than the set superheat degree, the load F3 generated on the pressure receiving plate 23 is reduced by the generated load ΔF due to the dynamic pressure, so the right term of the equation (1) becomes small and the valve body 20 is in the valve closing direction. Move to. Thereby, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 1003 decreases, the superheat degree SH increases, and the superheat degree SH approaches the set superheat degree.

また、過熱度が0℃で、蒸発器出口側の冷媒の乾き度Xが1以下の場合、乾き度Xが小さくなると、動圧による発生荷重ΔF分、受圧板23に発生する荷重F3が減少するため、式(1)の右項が小さくなり、弁体20は弁閉方向に移動する。これにより、蒸発器1003への流入冷媒量が減少し、乾き度Xと過熱度SHが増加方向となり、過熱度SHが設定過熱度に近づく。   In addition, when the superheat degree is 0 ° C. and the dryness degree X of the refrigerant at the outlet side of the evaporator is 1 or less, when the dryness degree X becomes smaller, the load F3 generated on the pressure receiving plate 23 is reduced by the generated load ΔF due to dynamic pressure. Therefore, the right term of Formula (1) becomes small, and the valve body 20 moves in the valve closing direction. As a result, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 1003 decreases, the dryness X and the superheat degree SH increase, and the superheat degree SH approaches the set superheat degree.

これに対し、過熱度SHが設定過熱度より大きくなると、動圧による発生荷重ΔF分、受圧板23に発生する荷重F3が増加するため、式(1)の右項が大きくなり、弁体20は弁開方向に移動する。これにより、蒸発器1003への流入冷媒量が増加し、過熱度SHが減少方向となり、過熱度SHが設定過熱度に近づく。   On the other hand, when the superheat degree SH becomes larger than the set superheat degree, the load F3 generated on the pressure receiving plate 23 is increased by the generated load ΔF due to dynamic pressure, so the right term of the equation (1) becomes large and the valve body 20 Moves in the valve opening direction. As a result, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 1003 increases, the superheat degree SH decreases, and the superheat degree SH approaches the set superheat degree.

この電磁膨張弁10では、電磁コイル装置30のコイル電流制御によって設定過熱度を可変設定し、設定過熱度に対して蒸発器出口側の冷媒過熱度SHに増減が生じた場合には、その偏差をなくす方向に、弁開度を自己制御するから、蒸発器出口側の冷媒過熱度SHを常に安定した過熱度に制御することができる。   In this electromagnetic expansion valve 10, the set superheat degree is variably set by the coil current control of the electromagnetic coil device 30, and when the increase or decrease in the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side with respect to the set superheat degree, the deviation is generated. Since the valve opening is self-controlled in the direction of eliminating the refrigerant, the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side can always be controlled to a stable superheat degree.

また、電磁膨張弁10は、温度式膨張弁のようなダイヤフラムやベローズによる感圧部を必要としないから、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることがない。 Further, since the electromagnetic expansion valve 10 does not require a pressure-sensitive part using a diaphragm or bellows like a temperature type expansion valve, there is no problem with the pressure resistance design specification even in a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant.

図1に示されている実施形態の電磁膨張弁10では、下継手側が第1の入口ポート12、横継手側が第1の出口ポート13となっているが、この電磁膨張弁10は、図11に示されているように、横継手側を第1の入口ポート12、下継手側を第1の出口ポート13とすることもできる。この場合には、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性が弁開方向にシフトすることになる。なお、図11において、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けているので、その説明については省略する。   In the electromagnetic expansion valve 10 of the embodiment shown in FIG. 1, the lower joint side is a first inlet port 12, and the lateral joint side is a first outlet port 13. As shown, the side joint side may be the first inlet port 12 and the lower joint side may be the first outlet port 13. In this case, the valve opening / closing characteristic shifts in the valve opening direction due to an increase in the differential pressure (Pc−Pe). In FIG. 11, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

また、図12は、ブロック式本体構造のものに適用した電磁膨張弁10の実施形態を示している。なお、図12においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けているので、その説明については省略する。   FIG. 12 shows an embodiment of the electromagnetic expansion valve 10 applied to the block type main body structure. In FIG. 12 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.

この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態2を、図13を参照して説明する。なお、図13においても、図1に対応する部分には、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。   A second embodiment of the expansion valve (flow control valve) and the refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 13 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.

実施形態2による膨張弁は通電開型の電磁膨張弁50として構成されている。実施形態2では、弁ばね25の取付方向が実施形態1のものと異なり、弁ばね25は、流路室17の天井部と受圧板23との間に挟まれて、弁体20を弁閉方向に付勢する。   The expansion valve according to the second embodiment is configured as an energization open type electromagnetic expansion valve 50. In the second embodiment, the mounting direction of the valve spring 25 is different from that of the first embodiment, and the valve spring 25 is sandwiched between the ceiling portion of the flow path chamber 17 and the pressure receiving plate 23 to close the valve body 20. Energize in the direction.

弁ハウジング11の上部には電磁コイル装置60が取り付けられている。電磁コイル装置60は、弁ハウジング11の上部にかしめ等によって固定された取付部材61と、取付部材61の上部に固定装着されたプランジャチューブ62と、プランジャチューブ62の上端に固定装着された固定吸引子63と、固定吸引子63にねじ係合したアジャストねじ部材64とを有する。なお、取付部材61とアジャストねじ部材64には各々気密用のOリング65、66が取り付けられている。   An electromagnetic coil device 60 is attached to the upper portion of the valve housing 11. The electromagnetic coil device 60 includes an attachment member 61 fixed to the upper part of the valve housing 11 by caulking or the like, a plunger tube 62 fixedly attached to the upper part of the attachment member 61, and a fixed suction fixedly attached to the upper end of the plunger tube 62. It has a child 63 and an adjusting screw member 64 screwed to the fixed suction element 63. Airtight O-rings 65 and 66 are attached to the attachment member 61 and the adjustment screw member 64, respectively.

プランジャチューブ62の外周部には、外凾67、磁路ガイド部材68、コイル部69等によるコイルユニット70が固定されている。   A coil unit 70 including an outer rod 67, a magnetic path guide member 68, a coil portion 69, and the like is fixed to the outer peripheral portion of the plunger tube 62.

取付部材61には中心貫通孔71が軸線方向に貫通形成されている。弁体20の弁軸部22は中心貫通孔71を非接触で軸線方向に移動可能に貫通していると共に、取付部材61の下部に圧入かしめ固定されているガイド部材76を接触状態で貫通し、このガイド部材76と弁ハウジング11の弁体支持孔18とによって、中空軸状の弁体20が軸線方向(上下方向)に移動可能に支持されている。弁軸部22の上端部27は、プランジャチューブ62の内側に画定されたプランジャ室72内に位置している。この弁軸部22の上端部27は、電磁コイル装置70のプランジャ73にかしめ固定装着されている。   A central through hole 71 is formed through the attachment member 61 in the axial direction. The valve shaft portion 22 of the valve body 20 penetrates the central through hole 71 so as to be movable in the axial direction without contact, and penetrates the guide member 76 that is press-fitted and fixed to the lower portion of the mounting member 61 in a contact state. The hollow shaft-shaped valve body 20 is supported by the guide member 76 and the valve body support hole 18 of the valve housing 11 so as to be movable in the axial direction (vertical direction). The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is located in a plunger chamber 72 defined inside the plunger tube 62. The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is caulked and fixed to a plunger 73 of the electromagnetic coil device 70.

固定吸引子63は、下端面が磁気吸引面74になっており、コイル部69に通電するコイル電流に応じて発生する磁気吸引力によってプランジャ73の上端面75を磁気吸引面74の側に吸引する。この磁気吸引力は、プランジャ73と弁体20との連結体に上向きの力として作用し、弁体20を弁開方向に付勢する。   The fixed attractor 63 has a magnetic attraction surface 74 at the lower end surface, and attracts the upper end surface 75 of the plunger 73 toward the magnetic attraction surface 74 side by a magnetic attraction force generated according to a coil current energized to the coil portion 69. To do. This magnetic attractive force acts on the connecting body of the plunger 73 and the valve body 20 as an upward force, and biases the valve body 20 in the valve opening direction.

プランジャ73とアジャストねじ部材64との間には圧縮コイルばねによる調整ばね28が取り付けられている。調整ばね28は、実施形態1と同様に、プランジャ73と弁体20との連結体を、降下方向、つまり、弁閉方向に付勢している。   An adjustment spring 28 using a compression coil spring is attached between the plunger 73 and the adjustment screw member 64. As in the first embodiment, the adjustment spring 28 biases the connecting body of the plunger 73 and the valve body 20 in the downward direction, that is, the valve closing direction.

なお、この実施形態でも、受圧板23は、流路室17内にあり、第2の入口ポート15より流路室17内に流入し、第2の出口ポート16より流路室17外に流出することによって流路室17を流れる流体の動圧を、上昇方向、すなわち弁開方向に及ぼされる。   In this embodiment as well, the pressure receiving plate 23 is in the flow channel chamber 17, flows into the flow channel chamber 17 from the second inlet port 15, and flows out of the flow channel chamber 17 from the second outlet port 16. As a result, the dynamic pressure of the fluid flowing through the flow path chamber 17 is exerted in the upward direction, that is, the valve opening direction.

電磁膨張弁50は、実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、圧縮機1001、凝縮器1002、蒸発器1003を含む空調装置等の冷凍サイクル装置に組み込まれるものであり、第1の入口ポート12を冷媒配管1004によって凝縮器1002の出口側に接続され、第1の出口ポート13を冷媒配管1005によって蒸発器1003の入口側に接続され、第2の入口ポート15を冷媒配管1006によって蒸発器1003の出口側に接続され、第2の出口ポート16を冷媒配管1007によって圧縮器1001の入口側に接続されている。そして、圧縮器1001の出口側は冷媒配管1008によって凝縮器1002の入口側に接続されている。   Similarly to the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment, the electromagnetic expansion valve 50 is incorporated in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner including a compressor 1001, a condenser 1002, and an evaporator 1003, and has a first inlet port. 12 is connected to the outlet side of the condenser 1002 by the refrigerant pipe 1004, the first outlet port 13 is connected to the inlet side of the evaporator 1003 by the refrigerant pipe 1005, and the second inlet port 15 is connected to the evaporator side by the refrigerant pipe 1006. The second outlet port 16 is connected to the inlet side of the compressor 1001 by the refrigerant pipe 1007. The outlet side of the compressor 1001 is connected to the inlet side of the condenser 1002 by a refrigerant pipe 1008.

この接続により、本実施形態でも、弁ポート14の開度調整を行う弁体20の流量調整部21は、蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御し、受圧板23は蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧を弁開方向に及ぼされ、弁開方向の荷重を発生する。これにより、電磁膨張弁50は、蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧に感応して蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御する。   With this connection, also in the present embodiment, the flow rate adjusting unit 21 of the valve body 20 that adjusts the opening degree of the valve port 14 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003, and the pressure receiving plate 23 is on the outlet side of the evaporator 1003. The dynamic pressure of the refrigerant flow is exerted in the valve opening direction, and a load in the valve opening direction is generated. Thus, the electromagnetic expansion valve 50 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003 in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator 1003.

上述の電磁膨張弁50において、調整ばね28のばね荷重をF1、電磁コイル装置60の磁気吸引力による荷重をF2、受圧板23に発生する荷重をF3、弁ばね25のばね荷重をF4、弁体20の流量調整部21に作用する差圧荷重をF5とすると、その各荷重のベクトルは、図14に示されているようになり、平衡式は式(6)で表される。   In the above-described electromagnetic expansion valve 50, the spring load of the adjustment spring 28 is F1, the load due to the magnetic attractive force of the electromagnetic coil device 60 is F2, the load generated on the pressure receiving plate 23 is F3, the spring load of the valve spring 25 is F4, Assuming that the differential pressure load acting on the flow rate adjusting unit 21 of the body 20 is F5, the vector of each load is as shown in FIG. 14, and the balance equation is expressed by equation (6).

F1+F4+F5=F2+F3 …(6)
よって、この平衡式(6)を満たす範囲内で、磁気吸引力による荷重F2を電磁コイル装置60のコイル電流値制御によって変化させることで、電磁膨張弁50の平衡値(設定過熱度)を可変設定することができる。
F1 + F4 + F5 = F2 + F3 (6)
Therefore, the balance value (set superheat degree) of the electromagnetic expansion valve 50 can be varied by changing the load F2 caused by the magnetic attractive force by controlling the coil current value of the electromagnetic coil device 60 within the range satisfying the balance equation (6). Can be set.

この実施形態でも、受圧板23に発生する荷重F3は、式(2)で表される。つまり、F3=F+F3Aであり、Fは、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重であり、F3Aは、弁体20の外径D1と受圧板23の外径D3の面積差分{(D32 −D12 )π}/4に対する第2の入口ポート15の圧力Pshと第2の出口ポート16の圧力Pslとの差圧(Psh−Psl)による発生荷重であり、式F3A={(Psh−Psl)・(D32 −D12 )π}/4によって示される。 Also in this embodiment, the load F3 generated in the pressure receiving plate 23 is expressed by Expression (2). That is, F3 = F + F3A, F is a generated load due to the dynamic pressure of the refrigerant flow through the flow path chamber 17, and F3A is an area difference between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the outer diameter D3 of the pressure receiving plate 23 { This is a load generated by the differential pressure (Psh−Psl) between the pressure Psh of the second inlet port 15 and the pressure Psl of the second outlet port 16 with respect to (D3 2 −D1 2 ) π} / 4, and the expression F3A = { (Psh−Psl) · (D3 2 −D1 2 ) π} / 4.

また、弁体20の流量調整部21に作用する差圧荷重F5は、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2の面積差分{(D12 −D22 )π}/4に対する凝縮圧力Pcと蒸発圧力Peとの差圧(Pc−Pe)による発生荷重であり、式F5={(Pc−Pe)・(D12 −D22 )π}/4によって示される。これにより、弁体20は凝縮圧力Pcの影響を受け、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁閉方向にシフトさせることができる。 Further, the differential pressure load F5 acting on the flow rate adjusting portion 21 of the valve body 20 is condensed with respect to the area difference {(D1 2 −D2 2 ) π} / 4 between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14. It is a load generated by the pressure difference (Pc−Pe) between the pressure Pc and the evaporation pressure Pe, and is represented by the formula F5 = {(Pc−Pe) · (D1 2 −D2 2 ) π} / 4. As a result, the valve body 20 is affected by the condensation pressure Pc, and the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve closing direction by increasing the differential pressure (Pc−Pe).

なお、この実施形態でも、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2とを同一径にすることにより、差圧(Pc−Pe)の影響をゼロにすることができ、また、横継手側を第1の入口ポート12、下継手側を第1の出口ポート13とすることにより、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁開方向にシフトさせることもできる。   Also in this embodiment, by making the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14 the same diameter, the influence of the differential pressure (Pc-Pe) can be made zero, By using the first inlet port 12 on the joint side and the first outlet port 13 on the lower joint side, the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve opening direction due to an increase in the differential pressure (Pc-Pe).

図15は、電磁膨張弁50の弁リフト量と各種発生荷重との関係を示している。図15において、特性線Laは、弁体20の弁リフト量と弁ばね25のばね荷重F4との関係を、特性線Lbhは、コイル電流値=「大」(Ib)における、調整ばね荷重F1と電磁コイル装置60の磁気吸引力による荷重F2とを足し合わせた発生荷重(F1+F2)と、弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lbnは、コイル電流値=「中」における発生荷重(F1+F2)と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lblは、コイル電流値=「小」(Ia)における発生荷重(F1+F2)と弁体20の弁リフト量との関係を各々示している。そして、点Bnは、平衡点の一例として、コイル電流値=「中」時の平衡点を示している。   FIG. 15 shows the relationship between the valve lift amount of the electromagnetic expansion valve 50 and various generated loads. In FIG. 15, the characteristic line La shows the relationship between the valve lift amount of the valve body 20 and the spring load F4 of the valve spring 25, and the characteristic line Lbh shows the adjustment spring load F1 when the coil current value = “large” (Ib). The characteristic load Lbn is generated when the coil current value is “medium” and the relationship between the generated load (F1 + F2) obtained by adding the load F2 due to the magnetic attractive force of the electromagnetic coil device 60 and the valve lift amount of the valve body 20 The relationship between the load (F1 + F2) and the valve lift amount of the valve body 20, and the characteristic line Lbl shows the relationship between the generated load (F1 + F2) and the valve lift amount of the valve body 20 when the coil current value = “small” (Ia). Each is shown. Point Bn indicates an equilibrium point when the coil current value = “medium” as an example of the equilibrium point.

この電磁膨張弁50は、電磁コイル装置60のコイル電流制御によって設定過熱度を可変設定し、前述した実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、受圧板23が受ける動圧に感応して、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHと設定過熱度との偏差がなくなるように動作する。つまり、設定過熱度に対して蒸発器出口側の冷媒過熱度SHに増減が生じた場合には、その偏差をなくす方向に、弁開度を自己制御する。これにより、蒸発器出口側の冷媒過熱度SHを常に安定した過熱度に制御することができる。   The electromagnetic expansion valve 50 variably sets the set superheat degree by controlling the coil current of the electromagnetic coil device 60, and in the same manner as the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment described above, in response to the dynamic pressure received by the pressure receiving plate 23, It operates so that there is no deviation between the superheat degree SH of the refrigerant on the outlet side of the evaporator and the set superheat degree. In other words, when the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side increases or decreases with respect to the set superheat degree, the valve opening is self-controlled in a direction to eliminate the deviation. Thereby, the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side can be controlled to a stable superheat degree at all times.

また、電磁膨張弁50も、温度式膨張弁のようなダイヤフラムやベローズによる感圧部を必要としないから、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることがない。 Further, the electromagnetic expansion valve 50 does not require a pressure-sensitive part using a diaphragm or bellows unlike a temperature type expansion valve, so that there is no problem with the pressure resistance design specification even in a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant.

また、実施形態2のような通電開型の電磁膨張弁50は、非通電時閉となるから、空調装置等、冷凍サイクル装置がオフの状態時に、膨張弁を弁閉状態とすることが好ましいことを考えると、節電効果が得られ、省エネルギ性に優れていると云える。   In addition, since the energization open type electromagnetic expansion valve 50 as in the second embodiment is closed when not energized, the expansion valve is preferably closed when the refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner is off. Considering this, it can be said that a power saving effect is obtained and energy saving is excellent.

この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態3を、図16を参照して説明する。なお、図16においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。   A third embodiment of the expansion valve (flow control valve) and the refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Also in FIG. 16, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.

実施形態3による膨張弁はステッピングモータ駆動の電動式膨張弁80として構成されている。弁ハウジング11の上部にはステッピングモータ90が取り付けられている。   The expansion valve according to the third embodiment is configured as an electric expansion valve 80 driven by a stepping motor. A stepping motor 90 is attached to the upper portion of the valve housing 11.

ステッピングモータ90は、弁ハウジング11の上部にかしめ等によって固定された取付部材91と、取付部材91の上部に固定装着されたキャン状のロータケース92の内側に画定されたロータ室93内にあって取付部材91の上部に固定装着された雌ねじ部材94と、雌ねじ部材94の雌ねじ部95にねじ係合した雄ねじ部96を有するロータ軸97(アジャストねじ部材)とを有する。   The stepping motor 90 is provided in a rotor chamber 93 defined inside a mounting member 91 fixed to the upper part of the valve housing 11 by caulking or the like, and a can-shaped rotor case 92 fixedly mounted on the upper part of the mounting member 91. And a rotor shaft 97 (adjustment screw member) having a male screw portion 96 threadedly engaged with the female screw portion 95 of the female screw member 94.

ステッピングモータ90は、更に、ロータ室93内に回転可能に且つ軸線方向に移動可能に設けられてロータ軸97と固定連結され、外周部を多極着磁されたロータ98と、ロータ98の回転回数を制限するストッパ部99と、ロータケース92の外周部に固定装着されたステータコイルユニット100とを有する。   The stepping motor 90 is further provided in the rotor chamber 93 so as to be rotatable and movable in the axial direction. The stepping motor 90 is fixedly connected to the rotor shaft 97 and has a multi-pole magnetized outer periphery, and the rotation of the rotor 98. It has a stopper part 99 for limiting the number of times and a stator coil unit 100 fixedly mounted on the outer peripheral part of the rotor case 92.

ステータコイルユニット100は、外凾101、上下2段のコイル部102、複数個の磁極歯部103、コイル通電用の電気コネクタ104等を有する樹脂封止型のものである。   The stator coil unit 100 is a resin-sealed type having an outer casing 101, upper and lower two-stage coil portions 102, a plurality of magnetic pole tooth portions 103, an electrical connector 104 for energizing coils, and the like.

取付部材91には中心貫通孔105が軸線方向に貫通形成されている。弁体20の弁軸部22は中心貫通孔105を非接触で軸線方向に移動可能に貫通していると共に、取付部材91の下部に圧入かしめ固定されているガイド部材89を接触状態で貫通し、このガイド部材89と弁ハウジング11の弁体支持孔18とによって、中空軸状の弁体20が軸線方向(上下方向)に移動可能に支持されている。弁軸部22の上端部27は、ロータ室93内に位置している。   A central through hole 105 is formed through the attachment member 91 in the axial direction. The valve shaft portion 22 of the valve body 20 penetrates the center through hole 105 so as to be movable in the axial direction without contact, and penetrates the guide member 89 that is press-fitted and fixed to the lower portion of the mounting member 91 in a contact state. The hollow shaft-like valve body 20 is supported by the guide member 89 and the valve body support hole 18 of the valve housing 11 so as to be movable in the axial direction (vertical direction). The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is located in the rotor chamber 93.

弁軸部22の上端部27には、下側ばね受け部材106が固定装着されている。ロータ軸97の下端部107には上側ばね受け部材108が係合装着されている。上側ばね受け部材108と下側ばね受け部材106との間には圧縮コイルばねによる調整ばね109が挟まれている。調整ばね109は、上側ばね受け部材108と下側ばね受け部材106との間に挟まれて弁体20を、降下方向、つまり、弁閉方向に付勢している。   A lower spring receiving member 106 is fixedly attached to the upper end portion 27 of the valve shaft portion 22. An upper spring receiving member 108 is engaged and attached to the lower end portion 107 of the rotor shaft 97. An adjustment spring 109 formed by a compression coil spring is sandwiched between the upper spring receiving member 108 and the lower spring receiving member 106. The adjustment spring 109 is sandwiched between the upper spring receiving member 108 and the lower spring receiving member 106 to urge the valve body 20 in the descending direction, that is, the valve closing direction.

ステッピングモータ90のロータ98は、コイル部102に対するパルス通電により回転し、雌ねじ部95と雄ねじ部96とのねじ係合により、ロータ軸97が回転しながら軸線方向に移動する。これにより、上側ばね受け部材108が軸線方向に変位し、この変位に応じて調整ばね109のばね荷重が可変設定される。   The rotor 98 of the stepping motor 90 rotates by applying a pulse to the coil portion 102, and the rotor shaft 97 moves in the axial direction while rotating by the screw engagement between the female screw portion 95 and the male screw portion 96. As a result, the upper spring receiving member 108 is displaced in the axial direction, and the spring load of the adjustment spring 109 is variably set according to this displacement.

なお、図16において、符号ML0 は、ステッピングモータリフト量がゼロの位置(ロータ上昇位置)を、符号MLmaxは、ステッピングモータリフト量が最大の位置(ロータ降下位置)を各々示している。 In FIG. 16, reference symbol ML 0 indicates a position where the stepping motor lift amount is zero (rotor lift position), and reference symbol MLmax indicates a position where the stepping motor lift amount is maximum (rotor lowering position).

この実施形態でも、受圧板23は、流路室17内にあり、第2の入口ポート15より流路室17内に流入し、第2の出口ポート16より流路室17外に流出することによって流路室17を流れる流体の動圧を、上昇方向、すなわち弁開方向に及ぼされる。   Also in this embodiment, the pressure receiving plate 23 is in the flow channel chamber 17, flows into the flow channel chamber 17 from the second inlet port 15, and flows out of the flow channel chamber 17 from the second outlet port 16. Thus, the dynamic pressure of the fluid flowing through the flow path chamber 17 is exerted in the upward direction, that is, the valve opening direction.

電動式膨張弁80は、実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、圧縮機1001、凝縮器1002、蒸発器1003を含む空調装置等の冷凍サイクル装置に組み込まれるものであり、第1の入口ポート12を冷媒配管1004によって凝縮器1002の出口側に接続され、第1の出口ポート13を冷媒配管1005によって蒸発器1003の入口側に接続され、第2の入口ポート15を冷媒配管1006によって蒸発器1003の出口側に接続され、第2の出口ポート16を冷媒配管1007によって圧縮器1001の入口側に接続されている。そして、圧縮器1001の出口側は冷媒配管1008によって凝縮器1002の入口側に接続されている。   Similarly to the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment, the electric expansion valve 80 is incorporated in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner including a compressor 1001, a condenser 1002, and an evaporator 1003, and has a first inlet. The port 12 is connected to the outlet side of the condenser 1002 by the refrigerant pipe 1004, the first outlet port 13 is connected to the inlet side of the evaporator 1003 by the refrigerant pipe 1005, and the second inlet port 15 is evaporated by the refrigerant pipe 1006. The second outlet port 16 is connected to the inlet side of the compressor 1001 through the refrigerant pipe 1007. The outlet side of the compressor 1001 is connected to the inlet side of the condenser 1002 by a refrigerant pipe 1008.

この接続により、本実施形態でも、弁ポート14の開度調整を行う弁体20の流量調整部21は、蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御し、受圧板23は蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧を弁開方向に及ぼされ、弁開方向の荷重を発生する。これにより、電動式膨張弁80は、蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧に感応して蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御する。   With this connection, also in the present embodiment, the flow rate adjusting unit 21 of the valve body 20 that adjusts the opening degree of the valve port 14 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003, and the pressure receiving plate 23 is on the outlet side of the evaporator 1003. The dynamic pressure of the refrigerant flow is exerted in the valve opening direction, and a load in the valve opening direction is generated. Thereby, the electric expansion valve 80 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003 in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator 1003.

上述の電動式膨張弁80において、調整ばね109のばね荷重をF1、受圧板23に発生する荷重をF3、弁ばね25のばね荷重をF4、弁体20の流量調整部21に作用する後述の差圧荷重をF5とすると、その各荷重のベクトルは、図17に示されているようになり、平衡式は式(7)で表される。   In the electric expansion valve 80 described above, the spring load of the adjustment spring 109 is F1, the load generated on the pressure receiving plate 23 is F3, the spring load of the valve spring 25 is F4, and the flow adjusting unit 21 of the valve body 20 is described later. Assuming that the differential pressure load is F5, the vector of each load is as shown in FIG. 17, and the balance equation is expressed by equation (7).

F1+F5=F3+F4 …(7)
この実施形態でも、受圧板23に発生する荷重F3は、式(2)で表される。つまり、F3=F+F3Aであり、Fは、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重であり、F3Aは、弁体20の外径D1と受圧板23の外径D3の面積差分{(D32 −D12 )π}/4に対する第2の入口ポート15の圧力Pshと第2の出口ポート16の圧力Pslとの差圧(Psh−Psl)による発生荷重であり、式F3A={(Psh−Psl)・(D32 −D12 )π}/4によって示される。
F1 + F5 = F3 + F4 (7)
Also in this embodiment, the load F3 generated in the pressure receiving plate 23 is expressed by Expression (2). That is, F3 = F + F3A, F is a generated load due to the dynamic pressure of the refrigerant flow through the flow path chamber 17, and F3A is an area difference between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the outer diameter D3 of the pressure receiving plate 23 { This is a load generated by the differential pressure (Psh−Psl) between the pressure Psh of the second inlet port 15 and the pressure Psl of the second outlet port 16 with respect to (D3 2 −D1 2 ) π} / 4, and the expression F3A = { (Psh−Psl) · (D3 2 −D1 2 ) π} / 4.

また、弁体20の流量調整部21に作用する差圧荷重F5は、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2の面積差分{(D12 −D22 )π}/4に対する凝縮圧力Pcと蒸発圧力Peとの差圧(Pc−Pe)による発生荷重であり、式F5={(Pc−Pe)・(D12 −D22 )π}/4によって示される。これにより、弁体20は凝縮圧力Pcの影響を受け、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁閉方向にシフトさせることができる。 Further, the differential pressure load F5 acting on the flow rate adjusting portion 21 of the valve body 20 is condensed with respect to the area difference {(D1 2 −D2 2 ) π} / 4 between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14. It is a load generated by the pressure difference (Pc−Pe) between the pressure Pc and the evaporation pressure Pe, and is represented by the formula F5 = {(Pc−Pe) · (D1 2 −D2 2 ) π} / 4. Accordingly, the valve body 20 is affected by the condensation pressure Pc, and the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve closing direction by increasing the differential pressure (Pc−Pe).

なお、この実施形態でも、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2とを同一径にすることにより、差圧(Pc−Pe)の影響をゼロにすることができ、また、横継手側を第1の入口ポート12、下継手側を第1の出口ポート13とすることにより、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁開方向にシフトさせることもできる。   Also in this embodiment, by making the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14 the same diameter, the influence of the differential pressure (Pc-Pe) can be made zero, By using the first inlet port 12 on the joint side and the first outlet port 13 on the lower joint side, the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve opening direction due to an increase in the differential pressure (Pc-Pe).

調整ばね109のばね荷重F1は、図18に示されているように、ステッピングモータ80のリフト量に応じて比例的に変化する。これにより、電動式膨張弁80の平衡値(設定過熱度)が可変設定される。   As shown in FIG. 18, the spring load F <b> 1 of the adjustment spring 109 changes proportionally according to the lift amount of the stepping motor 80. Thereby, the equilibrium value (set superheat degree) of the electric expansion valve 80 is variably set.

図18は、電動式膨張弁80の設定位置での調整ばね荷重F1とステッピングモータ80のリフト量との関係を示している。図18では、ステッピングモータリフト量MLa〜MLbで、発生荷重F1がFa〜Fbの範囲で比例的に変化し、所定の過熱度設定値可変幅(制御域)が得られる。   FIG. 18 shows the relationship between the adjustment spring load F 1 and the lift amount of the stepping motor 80 at the set position of the electric expansion valve 80. In FIG. 18, with the stepping motor lift amounts MLa to MLb, the generated load F1 changes proportionally in the range of Fa to Fb, and a predetermined superheat degree set value variable width (control range) is obtained.

図19は、電動式膨張弁80の弁リフト量と各種発生荷重の関係を示している。図19において、特性線Laは、弁体20の弁リフト量と弁ばね25のばね荷重F4との関係を、特性線Lbhは、ステッピングモータリフト量=「大」(MLb)における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lbnは、ステッピングモータリフト量=「中」における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lblは、ステッピングモータリフト量=「小」(MLa)における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を各々示している。そして、点Bnは、平衡点の一例として、ステッピングモータリフト量=「中」時の平衡点を示している。   FIG. 19 shows the relationship between the valve lift amount of the electric expansion valve 80 and various generated loads. In FIG. 19, a characteristic line La indicates the relationship between the valve lift amount of the valve body 20 and the spring load F4 of the valve spring 25, and a characteristic line Lbh indicates an adjustment spring load F1 when the stepping motor lift amount = “large” (MLb). The characteristic line Lbn represents the relationship between the adjustment spring load F1 and the valve lift amount of the valve body 20 when the stepping motor lift amount = “medium”, and the characteristic line Lbl represents the stepping motor lift amount. The relationship between the adjustment spring load F1 and the valve lift amount of the valve body 20 when the motor lift amount is “small” (MLa) is shown. Point Bn indicates an equilibrium point when the stepping motor lift amount is “medium” as an example of the equilibrium point.

この電動式膨張弁80は、ステッピングモータ90のパルス制御によって設定過熱度を可変設定し、前述した実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、受圧板23が受ける動圧に感応して、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHと設定過熱度との偏差がなくなるように動作する。つまり、設定過熱度に対して蒸発器出口側の冷媒過熱度SHに増減が生じた場合には、その偏差をなくす方向に、弁開度を自己制御する。これにより、蒸発器出口側の冷媒過熱度SHを常に安定した過熱度に制御することができる。   This electric expansion valve 80 variably sets the degree of superheat set by pulse control of the stepping motor 90, and in the same way as the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment described above, in response to the dynamic pressure received by the pressure receiving plate 23, the electric expansion valve 80 evaporates. It operates so that the deviation between the superheat degree SH of the refrigerant on the outlet side of the vessel and the set superheat degree is eliminated. In other words, when the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side increases or decreases with respect to the set superheat degree, the valve opening is self-controlled in a direction to eliminate the deviation. Thereby, the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side can be controlled to a stable superheat degree at all times.

また、電動式膨張弁80も、温度式膨張弁のようなダイヤフラムやベローズによる感圧部を必要としないから、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることがない。 Further, since the electric expansion valve 80 does not require a pressure-sensitive part using a diaphragm or bellows unlike a temperature expansion valve, there is no problem with the pressure-resistant design specification even in a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant.

この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態4を、図20を参照して説明する。なお、図20においても、図1に対応する部分は、図1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。   Embodiment 4 of an expansion valve (flow control valve) and a refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 20 as well, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and description thereof is omitted.

実施形態4による膨張弁は手動式膨張弁110として構成されている。手動式膨張弁110は、弁ハウジング11の上部に、手動式ばね荷重設定部111を有する。   The expansion valve according to the fourth embodiment is configured as a manual expansion valve 110. The manual expansion valve 110 has a manual spring load setting unit 111 at the top of the valve housing 11.

手動式ばね荷重設定部111は、弁ハウジング11の上部にかしめ等によって固定装着されたばねケース部材112と、ねじ部113によってばねケース部材112にねじ係合した上側ばね受け部材を兼ねたアジャストねじ部材114とを有する。なお、ばねケース部材112とアジャストねじ部材114には各々気密用のOリング115、116が取り付けられている。   The manual spring load setting unit 111 is an adjustment screw member that also serves as a spring case member 112 fixedly mounted on the upper portion of the valve housing 11 by caulking or the like, and an upper spring receiving member screw-engaged with the spring case member 112 by a screw portion 113. 114. Airtight O-rings 115 and 116 are attached to the spring case member 112 and the adjustment screw member 114, respectively.

ばねケース部材112には中心貫通孔117が軸線方向に貫通形成されている。弁体20の弁軸部22は中心貫通孔117を非接触で軸線方向に移動可能に貫通していると共に、ばねケース部材112の下部に圧入かしめ固定されているガイド部材121を接触状態で貫通し、このガイド部材121と弁ハウジング11の弁体支持孔18とによって、中空軸状の弁体20が軸線方向(上下方向)に移動可能に支持されている。弁軸部22の上端部27は、ばねケース部材112内部のばね室118内に位置している。   A central through hole 117 is formed through the spring case member 112 in the axial direction. The valve shaft portion 22 of the valve body 20 penetrates the center through hole 117 so as to be movable in the axial direction without contact, and penetrates the guide member 121 that is press-fitted and fixed to the lower portion of the spring case member 112 in a contact state. The guide member 121 and the valve body support hole 18 of the valve housing 11 support the hollow shaft-shaped valve body 20 so as to be movable in the axial direction (vertical direction). The upper end portion 27 of the valve shaft portion 22 is located in the spring chamber 118 inside the spring case member 112.

弁軸部22の上端部27には、下側ばね受け部材119が固定装着されている。上側ばね受け部材をなすアジャストねじ部材114と下側ばね受け部材119との間には圧縮コイルばねによる調整ばね120が挟まれている。調整ばね120は、アジャストねじ部材114と下側ばね受け部材119との間に挟まれて弁体20を、降下方向、つまり、弁閉方向に付勢している。   A lower spring receiving member 119 is fixedly attached to the upper end portion 27 of the valve shaft portion 22. An adjustment spring 120 formed of a compression coil spring is sandwiched between an adjustment screw member 114 and a lower spring receiving member 119 that form an upper spring receiving member. The adjustment spring 120 is sandwiched between the adjustment screw member 114 and the lower spring receiving member 119 to urge the valve body 20 in the descending direction, that is, the valve closing direction.

手動式ばね荷重設定部111は、手操作によってアジャストねじ部材114のねじ込み量を調節されることにより、アジャストねじ部材114が軸線方向に変位し、この変位に応じて調整ばね120のばね荷重が可変設定される。   In the manual spring load setting unit 111, the screw amount of the adjustment screw member 114 is adjusted by manual operation, whereby the adjustment screw member 114 is displaced in the axial direction, and the spring load of the adjustment spring 120 is variable according to this displacement. Is set.

なお、図20において、符号S0 は、アジャストねじ部材114の最小ねじ込み位置を、符号Smaxは、アジャストねじ部材114の最大ねじ込み位置を各々示している。 In FIG. 20, symbol S 0 indicates the minimum screwing position of the adjustment screw member 114, and symbol Smax indicates the maximum screwing position of the adjustment screw member 114.

この実施形態でも、受圧板23は、流路室17内にあり、第2の入口ポート15より流路室17内に流入し、第2の出口ポート16より流路室17外に流出することによって流路室17を流れる流体の動圧を、上昇方向、すなわち弁開方向に及ぼされる。   Also in this embodiment, the pressure receiving plate 23 is in the flow channel chamber 17, flows into the flow channel chamber 17 from the second inlet port 15, and flows out of the flow channel chamber 17 from the second outlet port 16. Thus, the dynamic pressure of the fluid flowing through the flow path chamber 17 is exerted in the upward direction, that is, the valve opening direction.

手動式膨張弁110は、実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、圧縮機1001、凝縮器1002、蒸発器1003を含む空調装置等の冷凍サイクル装置に組み込まれるものであり、第1の入口ポート12を冷媒配管1004によって凝縮器1002の出口側に接続され、第1の出口ポート13を冷媒配管1005によって蒸発器1003の入口側に接続され、第2の入口ポート15を冷媒配管1006によって蒸発器1003の出口側に接続され、第2の出口ポート16を冷媒配管1007によって圧縮器1001の入口側に接続されている。そして、圧縮器1001の出口側は冷媒配管1008によって凝縮器1002の入口側に接続されている。   As with the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment, the manual expansion valve 110 is incorporated in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner including a compressor 1001, a condenser 1002, and an evaporator 1003, and has a first inlet. The port 12 is connected to the outlet side of the condenser 1002 by the refrigerant pipe 1004, the first outlet port 13 is connected to the inlet side of the evaporator 1003 by the refrigerant pipe 1005, and the second inlet port 15 is evaporated by the refrigerant pipe 1006. The second outlet port 16 is connected to the inlet side of the compressor 1001 through the refrigerant pipe 1007. The outlet side of the compressor 1001 is connected to the inlet side of the condenser 1002 by a refrigerant pipe 1008.

この接続により、本実施形態でも、弁ポート14の開度調整を行う弁体20の流量調整部21は、蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御し、受圧板23は蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧を弁開方向に及ぼされ、弁開方向の荷重を発生する。これにより、手動式膨張弁110は、蒸発器1003の出口側の冷媒流の動圧に感応して蒸発器1003へ流れる冷媒の流量を制御する。   With this connection, also in the present embodiment, the flow rate adjusting unit 21 of the valve body 20 that adjusts the opening degree of the valve port 14 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003, and the pressure receiving plate 23 is on the outlet side of the evaporator 1003. The dynamic pressure of the refrigerant flow is exerted in the valve opening direction, and a load in the valve opening direction is generated. Accordingly, the manual expansion valve 110 controls the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator 1003 in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator 1003.

上述の手動式膨張弁110において、調整ばね120のばね荷重をF1、受圧板23に発生する荷重をF3、弁ばね25のばね荷重をF4、弁体20の流量調整部21に作用する後述の差圧荷重をF5とすると、その各荷重のベクトルは、図21に示されているようになり、平衡式は式(8)で表される。   In the manual expansion valve 110 described above, the spring load of the adjustment spring 120 is F1, the load generated on the pressure receiving plate 23 is F3, the spring load of the valve spring 25 is F4, and the flow rate adjusting unit 21 of the valve body 20 is described later. Assuming that the differential pressure load is F5, the vector of each load is as shown in FIG. 21, and the balance equation is expressed by equation (8).

F1+F5=F3+F4 …(8)
この実施形態でも、受圧板23に発生する荷重F3は、式(2)で表される。つまり、F3=F+F3Aであり、Fは、流路室17を流れる冷媒流れの動圧による発生荷重であり、F3Aは、弁体20の外径D1と受圧板23の外径D3の面積差分{(D32 −D12 )π}/4に対する第2の入口ポート15の圧力Pshと第2の出口ポート16の圧力Pslとの差圧(Psh−Psl)による発生荷重であり、式F3A={(Psh−Psl)・(D32 −D12 )π}/4によって示される。
F1 + F5 = F3 + F4 (8)
Also in this embodiment, the load F3 generated in the pressure receiving plate 23 is expressed by Expression (2). That is, F3 = F + F3A, F is a generated load due to the dynamic pressure of the refrigerant flow through the flow path chamber 17, and F3A is an area difference between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the outer diameter D3 of the pressure receiving plate 23 { This is a load generated by the differential pressure (Psh−Psl) between the pressure Psh of the second inlet port 15 and the pressure Psl of the second outlet port 16 with respect to (D3 2 −D1 2 ) π} / 4, and the expression F3A = { (Psh−Psl) · (D3 2 −D1 2 ) π} / 4.

また、弁体20の流量調整部21に作用する差圧荷重F5は、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2の面積差分{(D12 −D22 )π}/4に対する凝縮圧力Pcと蒸発圧力Peとの差圧(Pc−Pe)による発生荷重であり、式F5={(Pc−Pe)・(D12 −D22 )π}/4によって示される。これにより、弁体20は凝縮圧力Pcの影響を受け、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁閉方向にシフトさせることができる。 Further, the differential pressure load F5 acting on the flow rate adjusting portion 21 of the valve body 20 is condensed with respect to the area difference {(D1 2 −D2 2 ) π} / 4 between the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14. It is a load generated by the pressure difference (Pc−Pe) between the pressure Pc and the evaporation pressure Pe, and is represented by the formula F5 = {(Pc−Pe) · (D1 2 −D2 2 ) π} / 4. As a result, the valve body 20 is affected by the condensation pressure Pc, and the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve closing direction by increasing the differential pressure (Pc−Pe).

なお、この実施形態でも、弁体20の外径D1と弁ポート14の内径D2とを同一径にすることにより、差圧(Pc−Pe)の影響をゼロにすることができ、また、横継手側を第1の入口ポート12、下継手側を第1の出口ポート13とすることにより、差圧(Pc−Pe)の増大により、弁開閉特性を弁開方向にシフトさせることもできる。   Also in this embodiment, by making the outer diameter D1 of the valve body 20 and the inner diameter D2 of the valve port 14 the same diameter, the influence of the differential pressure (Pc-Pe) can be made zero, By using the first inlet port 12 on the joint side and the first outlet port 13 on the lower joint side, the valve opening / closing characteristics can be shifted in the valve opening direction due to an increase in the differential pressure (Pc-Pe).

調整ばね120のばね荷重F1は、図22に示されているように、アジャストねじ部材114のねじ込み量、つまり調整ねじ締込みリフト量に応じて比例的に変化する。これにより、手動式膨張弁110の平衡値(設定過熱度)が可変設定される。   As shown in FIG. 22, the spring load F <b> 1 of the adjustment spring 120 changes in proportion to the screwing amount of the adjustment screw member 114, that is, the adjustment screw tightening lift amount. Thereby, the equilibrium value (setting superheat degree) of the manual expansion valve 110 is variably set.

図22は、手動式膨張弁110の設定位置での調整ばね荷重F1とアジャストねじ部材114の締込みリフト量との関係を示している。図22では、ジャストねじ部材114の締込みリフト量SLa〜SLbで、発生荷重F1がFa〜Fbの範囲で比例的に変化し、所定の過熱度設定値可変幅(制御域)が得られる。   FIG. 22 shows the relationship between the adjustment spring load F1 and the tightening lift amount of the adjustment screw member 114 at the set position of the manual expansion valve 110. In FIG. 22, the generated load F1 is proportionally changed in the range of Fa to Fb with the tightening lift amounts SLa to SLb of the just screw member 114, and a predetermined superheat degree set value variable width (control range) is obtained.

図23は、手動式膨張弁110の弁リフト量と各種発生荷重の関係を示している。図23においても、特性線Laは、弁体20の弁リフト量と弁ばね25のばね荷重F4との関係を、特性線Lbhは、締込みリフト量=「大」(SLb)における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lbnは、締込みリフト量=「中」における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を、特性線Lblは、締込みリフト量=「小」(SLa)における調整ばね荷重F1と弁体20の弁リフト量との関係を各々示している。そして、点Bnは、平衡点の一例として、締込みリフト量=「中」時の平衡点を示している。   FIG. 23 shows the relationship between the valve lift amount of the manual expansion valve 110 and various generated loads. Also in FIG. 23, the characteristic line La shows the relationship between the valve lift amount of the valve body 20 and the spring load F4 of the valve spring 25, and the characteristic line Lbh shows the adjustment spring load when the tightening lift amount = “large” (SLb). The relationship between F1 and the valve lift amount of the valve body 20, the characteristic line Lbn is the relationship between the adjustment spring load F1 and the valve lift amount of the valve body 20 when the tightening lift amount is “medium”, and the characteristic line Lbl is The relationship between the adjustment spring load F1 and the valve lift amount of the valve body 20 when the tightening lift amount is “small” (SLa) is shown. Point Bn represents an equilibrium point when the tightening lift amount is “medium” as an example of the equilibrium point.

この手動式膨張弁110は、手動によるアジャストねじ部材114によって設定過熱度を所定値に設定し、前述した実施形態1の電磁膨張弁10と同様に、受圧板23が受ける動圧に感応して、蒸発器出口側の冷媒の過熱度SHと設定過熱度との偏差がなくなるように動作する。つまり、設定過熱度に対して蒸発器出口側の冷媒過熱度SHに増減が生じた場合には、その偏差をなくす方向に、弁開度を自己制御する。これにより、蒸発器出口側の冷媒過熱度SHを常に安定した過熱度に制御することができる。   This manual expansion valve 110 sets the set superheat degree to a predetermined value by a manual adjustment screw member 114, and in response to the dynamic pressure received by the pressure receiving plate 23, similarly to the electromagnetic expansion valve 10 of the first embodiment described above. The operation is performed so that the deviation between the superheat degree SH of the refrigerant on the evaporator outlet side and the set superheat degree is eliminated. In other words, when the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side increases or decreases with respect to the set superheat degree, the valve opening is self-controlled in a direction to eliminate the deviation. Thereby, the refrigerant superheat degree SH on the evaporator outlet side can be controlled to a stable superheat degree at all times.

また、手動式膨張弁110も、温度式膨張弁のようなダイヤフラムやベローズによる感圧部を必要としないから、CO2 冷媒を用いる冷凍サイクル装置でも耐圧設計仕様の問題を生じることがない。 Further, the manual expansion valve 110 does not require a pressure-sensitive part using a diaphragm or bellows unlike a temperature expansion valve, so that there is no problem with the pressure resistance design specification even in a refrigeration cycle apparatus using a CO 2 refrigerant.

なお、この発明による冷凍サイクル装置で使用する冷媒は、R−744(CO2 )に限られることはなく、R−22のような指定フロン系、R−134a、R−410A、R−407C、R−404Aのような代替フロン系、R−717のようなアンモニア冷媒、R−600a(イソブタン)のような炭化水素系冷媒等であってもよい。 Incidentally, the refrigerant used in the refrigeration cycle apparatus according to the present invention is not limited to R-744 (CO 2), specified flon, such as R-22, R-134a, R-410A, R-407C, Alternative chlorofluorocarbons such as R-404A, ammonia refrigerants such as R-717, hydrocarbon refrigerants such as R-600a (isobutane), and the like may be used.

この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態1を示す断面図・ブロック図である。It is sectional drawing and a block diagram which show Embodiment 1 of the expansion valve (flow control valve) and refrigeration cycle apparatus by this invention. 実施形態1による膨張弁の弁体作用荷重のベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vector of the valve body action load of the expansion valve by Embodiment 1. CO2 冷媒(R−744)による冷凍サイクル装置の蒸発器出口側の冷媒の過熱蒸気時に着目したモリエル線図である。Is a Mollier diagram focusing when superheated steam evaporator outlet side of the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus according to CO 2 refrigerant (R-744). CO2 冷媒(R−744)による冷凍サイクル装置の蒸発器出口側の冷媒の過熱蒸気時における過熱度と冷媒密度との関係を示すグラフである。CO is a graph showing the relationship between the superheat and the refrigerant density at the time of the superheated vapor of the evaporator outlet side of the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus according to second refrigerant (R-744). CO2 冷媒(R−744)による冷凍サイクル装置の蒸発器出口側の冷媒の湿り蒸気時に着目したモリエル線図である。Is a Mollier diagram focusing upon wet steam outlet of the evaporator side of the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus according to CO 2 refrigerant (R-744). CO2 冷媒(R−744)による冷凍サイクル装置の蒸発器出口側の冷媒の湿り蒸気時における乾き度と蒸発器出口側の冷媒密度との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the refrigerant density of the dryness and the evaporator outlet side during wet vapor of the evaporator outlet side of the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus according to CO 2 refrigerant (R-744). 蒸発器出口側の冷媒密度と実施形態1による膨張弁の受圧板発生荷重との関係を示すグラフである。3 is a graph showing a relationship between a refrigerant density on an evaporator outlet side and a pressure receiving plate generation load of the expansion valve according to the first embodiment. 蒸発器出口側の冷媒の過熱度や乾き度と実施形態1による膨張弁の受圧板発生荷重との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the superheat degree and the dryness of the refrigerant | coolant of an evaporator exit side, and the pressure-receiving-plate generating load of the expansion valve by Embodiment 1. 実施形態1による膨張弁の設定位置での発生荷重とコイル電流値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the generated load in the setting position of the expansion valve by Embodiment 1, and a coil electric current value. 実施形態1による膨張弁の弁リフト量と発生荷重の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the valve lift amount of the expansion valve by Embodiment 1, and the relationship of generated load. 実施形態1による膨張弁および冷凍サイクル装置の変形実施形態を示す断面図・ブロック図である。It is sectional drawing and a block diagram which show the deformation | transformation embodiment of the expansion valve and refrigeration cycle apparatus by Embodiment 1. 実施形態1による膨張弁の他の変形実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other deformation | transformation embodiment of the expansion valve by Embodiment 1. この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態2を示す断面図・ブロック図である。It is sectional drawing and a block diagram which show Embodiment 2 of the expansion valve (flow control valve) and refrigeration cycle apparatus by this invention. 実施形態2による膨張弁の弁体作用荷重のベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vector of the valve body action load of the expansion valve by Embodiment 2. FIG. 実施形態2による膨張弁の弁リフト量と各種発生荷重の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the valve lift amount of the expansion valve by Embodiment 2, and the relationship of various generated loads. この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態3を示す断面図・ブロック図である。It is sectional drawing and a block diagram which show Embodiment 3 of the expansion valve (flow control valve) and refrigeration cycle apparatus by this invention. 実施形態3による膨張弁の弁体作用荷重のベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vector of the valve body action load of the expansion valve by Embodiment 3. 実施形態3による膨張弁の設定位置での調整ばね荷重とステッピングモータリフト量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the adjustment spring load in the setting position of the expansion valve by Embodiment 3, and stepping motor lift amount. 実施形態3による膨張弁の弁リフト量と各種発生荷重の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the valve lift amount of the expansion valve by Embodiment 3, and the relationship of various generated loads. この発明による膨張弁(流量制御弁)および冷凍サイクル装置の実施形態4を示す断面図・ブロック図である。It is sectional drawing and a block diagram which show Embodiment 4 of the expansion valve (flow control valve) and refrigeration cycle apparatus by this invention. 実施形態4による膨張弁の弁体作用荷重のベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vector of the valve body action load of the expansion valve by Embodiment 4. 実施形態4による膨張弁の設定位置での調整ばね荷重とアジャストねじ部材の締込み量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the adjustment spring load in the setting position of the expansion valve by Embodiment 4, and the amount of tightening of an adjustment screw member. 実施形態4による膨張弁の弁リフト量と各種発生荷重の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the valve lift amount of the expansion valve by Embodiment 4, and various generated loads.

符号の説明Explanation of symbols

10、50 電磁膨張弁
11 弁ハウジング
12 第1の入口ポート
13 第1の出口ポート
14 弁ポート
15 第2の入口ポート
16 第2の出口ポート
17 流路室
18 弁体支持孔
20 弁体
21 流量調整部
22 弁軸部
23 受圧板
24 スナップリング
25 弁ばね
26 間隙
27 上端部
28、109、120 調整ばね
29 中空部
30、60 電磁コイル装置
31、63 固定吸引子
32、62 プランジャチューブ
33 上蓋プラグ
34 アジャストねじ部材
35、36、65、66、115、116 Oリング
37、67、101 外凾
38、68 磁路ガイド部材
39、69、102 コイル部
40、104 電気コネクタ
41、70 コイルユニット
42、71、105、117 中心貫通孔
43、72 プランジャ室
44、73 プランジャ
45、74 磁気吸引面
46 下端面
61、91 取付部材
64 アジャストねじ部材
75 上端面
80 電動式膨張弁
90 ステッピングモータ
92 ロータケース
93 ロータ室
94 雌ねじ部材
95 雌ねじ部
96 雄ねじ部
97 ロータ軸
98 ロータ
99 ストッパ部
100 ステータコイルユニット
103 磁極歯部
106 下側ばね受け部材
107 下端部
108 上側ばね受け部材
110 手動式膨張弁
111 手動式ばね荷重設定部
112 ばねケース部材
113 ねじ部
114 アジャストねじ部材
118 ばね室
119 下側ばね受け部材
1001 圧縮機
1002 凝縮器
1003 蒸発器
1004〜1008 冷媒配管
10, 50 Electromagnetic expansion valve 11 Valve housing 12 First inlet port 13 First outlet port 14 Valve port 15 Second inlet port 16 Second outlet port 17 Channel chamber 18 Valve body support hole 20 Valve body 21 Flow rate Adjustment part 22 Valve shaft part 23 Pressure receiving plate 24 Snap ring 25 Valve spring 26 Gap 27 Upper end part 28, 109, 120 Adjustment spring 29 Hollow part 30, 60 Electromagnetic coil device 31, 63 Fixed attractor 32, 62 Plunger tube 33 Top cover plug 34 Adjusting screw member 35, 36, 65, 66, 115, 116 O-ring 37, 67, 101 Outer casing 38, 68 Magnetic path guide member 39, 69, 102 Coil portion 40, 104 Electrical connector 41, 70 Coil unit 42, 71, 105, 117 Center through hole 43, 72 Plunger chamber 44, 73 Nanger 45, 74 Magnetic attracting surface 46 Lower end surface 61, 91 Mounting member 64 Adjust screw member 75 Upper end surface 80 Electric expansion valve 90 Stepping motor 92 Rotor case 93 Rotor chamber 94 Female screw member 95 Female screw portion 96 Male screw portion 97 Rotor shaft 98 Rotor 99 Stopper portion 100 Stator coil unit 103 Magnetic pole tooth portion 106 Lower spring receiving member 107 Lower end portion 108 Upper spring receiving member 110 Manual expansion valve 111 Manual spring load setting portion 112 Spring case member 113 Screw portion 114 Adjusting screw member 118 Spring Chamber 119 Lower spring receiving member 1001 Compressor 1002 Condenser 1003 Evaporator 1004 to 1008 Refrigerant piping

Claims (8)

第1の入口ポートと、第1の出口ポートと、前記第1の入口ポートと前記第1の出口ポートとの間に設けられた弁ポートと、第2の入口ポートと、第2の出口ポートと、前記第2の入口ポートと前記第2の出口ポートとの間に設けられた流路室とを有する弁ハウジングと、
前記弁ポートの開度調整を行う流量調整部と、該流量調整部から前記弁ハウジングを貫通して前記流路室側に突出する軸状に形成され、前記弁ハウジングに対して軸線方向に移動可能に支持された弁軸部とを有し、前記弁ハウジングに対する前記弁軸部の軸線方向への移動により前記流量調整部が前記弁ポートの開閉方向に移動する弁体と、
前記弁軸部のうち前記流路室内に位置する弁軸部部分に設けられ、前記第2の入口ポートから前記第2の出口ポートに向けて前記流路室を流れる流体の動圧を、前記弁ポートの弁開方向に及ぼされる受圧板と、
前記弁体を弁閉方向に付勢する調整ばねと、
を有する流量制御弁。
A first inlet port; a first outlet port; a valve port provided between the first inlet port and the first outlet port; a second inlet port; and a second outlet port And a valve housing having a flow path chamber provided between the second inlet port and the second outlet port;
A flow rate adjusting unit that adjusts the opening degree of the valve port, and a shaft that penetrates the valve housing from the flow rate adjusting unit and protrudes toward the flow path chamber, and moves in an axial direction with respect to the valve housing A valve body that can be supported, and a valve body in which the flow rate adjusting unit moves in the opening / closing direction of the valve port by movement in the axial direction of the valve shaft with respect to the valve housing;
The valve shaft portion is provided in the valve shaft portion located in the flow passage chamber, and the dynamic pressure of the fluid flowing through the flow passage chamber from the second inlet port toward the second outlet port is A pressure receiving plate exerted in the valve opening direction of the valve port;
An adjustment spring for urging the valve body in the valve closing direction;
Having a flow control valve.
凝縮器の出口側に接続される第1の入口ポートと、蒸発器の入口側に接続される第1の出口ポートと、前記第1の入口ポートと前記第1の出口ポートとの間に設けられた弁ポートと、蒸発器の出口側に接続される第2の入口ポートと、圧縮器の入口側に接続される第2の出口ポートと、前記第2の入口ポートと前記第2の出口ポートとの間に設けられた流路室とを有する弁ハウジングと、
前記弁ポートの開度調整を行う流量調整部と、該流量調整部から前記弁ハウジングを貫通して前記流路室側に突出する軸状に形成され、前記弁ハウジングに対して軸線方向に移動可能に支持された弁軸部とを有し、前記弁ハウジングに対する前記弁軸部の軸線方向への移動により前記流量調整部が前記弁ポートの開閉方向に移動する弁体と、
前記弁軸部のうち前記流路室内に位置する弁軸部部分に設けられ、前記第2の入口ポートから前記第2の出口ポートに向けて前記流路室を流れる流体の動圧を、前記弁ポートの弁開方向に及ぼされる受圧板と、
前記弁体を弁閉方向に付勢する調整ばねと、
を有する冷凍サイクル装置用膨張弁。
Provided between the first inlet port connected to the outlet side of the condenser, the first outlet port connected to the inlet side of the evaporator, and between the first inlet port and the first outlet port Valve port, a second inlet port connected to the outlet side of the evaporator, a second outlet port connected to the inlet side of the compressor, the second inlet port and the second outlet A valve housing having a flow path chamber provided between the port and
A flow rate adjusting unit that adjusts the opening degree of the valve port, and a shaft that penetrates the valve housing from the flow rate adjusting unit and protrudes toward the flow path chamber, and moves in an axial direction with respect to the valve housing A valve body that can be supported, and a valve body in which the flow rate adjusting unit moves in the opening / closing direction of the valve port by movement in the axial direction of the valve shaft with respect to the valve housing;
The dynamic pressure of the fluid flowing in the flow path chamber from the second inlet port toward the second outlet port is provided in the valve shaft portion located in the flow path chamber of the valve shaft portion. A pressure receiving plate exerted in the valve opening direction of the valve port;
An adjustment spring for urging the valve body in the valve closing direction;
An expansion valve for a refrigeration cycle apparatus.
前記調整ばねの初期設定荷重を可変設定するばね荷重可変設定手段を有する請求項2記載の冷凍サイクル装置用膨張弁。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to claim 2, further comprising spring load variable setting means for variably setting an initial set load of the adjustment spring. 前記ばね荷重可変設定手段は、前記調整ばねを受け持ち、ねじ係合によって軸線方向に取付位置を変更可能なアジャストねじ部材を含んでいる請求項3記載の冷凍サイクル装置用膨張弁。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to claim 3, wherein the spring load variable setting means includes an adjustment screw member that takes charge of the adjustment spring and is capable of changing the mounting position in the axial direction by screw engagement. 前記アジャストねじ部材を回転させる電動モータを有する請求項4記載の冷凍サイクル装置用膨張弁。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to claim 4, further comprising an electric motor for rotating the adjustment screw member. 前記弁体を電磁吸引力によって弁閉方向あるいは弁開方向に付勢する電磁コイル装置を有する請求項2〜4の何れか1項記載の冷凍サイクル装置用膨張弁。   The expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 2 to 4, further comprising an electromagnetic coil device that urges the valve body in a valve closing direction or a valve opening direction by an electromagnetic suction force. 圧縮器と、凝縮器と、蒸発器と、前記蒸発器の出口側の冷媒流の動圧に感応し前記凝縮器より前記蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御する膨張弁とを有する冷凍サイクル装置。   A refrigeration cycle apparatus having a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion valve that controls the flow rate of refrigerant flowing from the condenser to the evaporator in response to the dynamic pressure of the refrigerant flow on the outlet side of the evaporator . 請求項2〜6の何れか1項記載の冷凍サイクル装置用膨張弁を有する冷凍サイクル装置。   A refrigeration cycle apparatus comprising the expansion valve for a refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 2 to 6.
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JP2011196596A (en) * 2010-03-18 2011-10-06 Fuji Electric Co Ltd Electronic expansion valve
JP5851253B2 (en) * 2012-01-16 2016-02-03 株式会社不二工機 Electric expansion valve
JP6909740B2 (en) * 2018-01-31 2021-07-28 株式会社鷺宮製作所 Electric valve and refrigeration cycle system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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