JP5780872B2 - Temperature expansion valve - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルにおいて蒸発器の出口側配管に配設した感温筒により蒸発温度を感知し、この感知温度に応じて変化する受圧室の内圧と、蒸発器から均圧室に導入される蒸発圧力との差圧により、装置冷媒を流す弁ポートの弁開度を自動調整して、冷凍サイクルの過熱度制御を行う温度膨張弁に関する。 In the refrigeration cycle, the present invention senses the evaporating temperature by a temperature sensing cylinder disposed on the outlet side pipe of the evaporator, and introduces the internal pressure of the pressure receiving chamber that changes in accordance with the sensed temperature and the pressure equalizing chamber from the evaporator. The present invention relates to a temperature expansion valve that automatically adjusts the valve opening degree of a valve port through which an apparatus refrigerant flows, and controls the degree of superheat of a refrigeration cycle based on a differential pressure with respect to the evaporation pressure.
従来、温度膨張弁の感温筒、キャピラリチューブ及び受圧室部(以下、これらを単に感温筒とも言う)の内部には冷凍サイクルを流れる装置冷媒をチャージ(充填)することが一般的であるが、低温特性の向上のために種々のチャージ方式が実用化されている。特に、冷凍サイクルを流れる装置冷媒の飽和蒸気圧曲線と交差する特性を持つようにしたものは、クロスチャージ方式といわれ、高温域では過熱度を大きくし、低温域では過熱度を小さくするとか、全温度範囲内で均一な過熱度を保つような特長をもたせるのに採用されている(非特許文献1参照)。 Conventionally, it is common to charge (fill) an apparatus refrigerant flowing in a refrigeration cycle inside a temperature sensing tube, a capillary tube and a pressure receiving chamber (hereinafter also simply referred to as a temperature sensing tube) of a temperature expansion valve. However, various charging methods have been put into practical use for improving the low temperature characteristics. In particular, the one that has a characteristic that intersects with the saturated vapor pressure curve of the device refrigerant flowing through the refrigeration cycle is called a cross-charge method, increasing the superheat degree in the high temperature range and decreasing the superheat level in the low temperature range, It is employed to provide a feature that maintains a uniform degree of superheat within the entire temperature range (see Non-Patent Document 1).
なお、実際の過熱度と設定過熱度(目標値)との差が過熱度偏差であるが、この過熱度偏差が一定でないと、制御蒸発温度範囲においてシステムの効率が悪化することがある。また、液バックが生じて圧縮機が破損することがある。 The difference between the actual superheat degree and the set superheat degree (target value) is the superheat degree deviation. If this superheat degree deviation is not constant, the efficiency of the system may deteriorate in the controlled evaporation temperature range. Moreover, a liquid back | bag may arise and a compressor may be damaged.
非特許文献1には、感温筒の各種のチャージ方式が開示されているが、装置冷媒に対して、感温筒にチャージする冷媒(あるいはガス)あるいは吸収材の性質や、混合の仕方などを工夫しないと、適正な温度膨張弁が得られない。 Non-Patent Document 1 discloses various charging methods for the temperature sensing cylinder. However, the characteristics of the refrigerant (or gas) or absorbent that charges the temperature sensing cylinder with respect to the apparatus refrigerant, the way of mixing, etc. If this is not devised, an appropriate temperature expansion valve cannot be obtained.
本発明は、冷凍サイクルの装置冷媒としてR410Aを用いた空気調和機、冷凍、冷蔵装置に使用される温度膨張弁において、感温筒への封入方式を改良し、制御を行う蒸発温度域において過熱度偏差を一定にすることを課題とする。また、温度膨張弁の本体の温度が感温筒温度に比べて低下した場合でも、過熱度偏差を小さくすることを課題とする。 The present invention is a temperature expansion valve used in an air conditioner, a refrigeration and a refrigeration apparatus using R410A as an apparatus refrigerant for a refrigeration cycle. The problem is to make the degree deviation constant. Moreover, even when the temperature of the main body of a temperature expansion valve falls compared with the temperature sensitive cylinder temperature, it makes it a subject to make a superheat degree deviation small.
請求項1の温度膨張弁は、冷凍サイクルの装置冷媒としてR410Aを用いた空気調和機、冷凍、冷蔵装置に使用される温度膨張弁であって、感温筒に装置冷媒と異なる冷媒と非凝縮性ガスとを充填する混合ガスクロスチャージ方式を用い、前記装置冷媒と異なる冷媒としてR125を用い、前記非凝縮性ガスとして窒素を用い、R125と窒素の体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5としたことを特徴とする。 The temperature expansion valve according to claim 1 is a temperature expansion valve used for an air conditioner, a refrigeration, and a refrigeration apparatus using R410A as an apparatus refrigerant for a refrigeration cycle, and a non-condensation is made between a refrigerant different from the apparatus refrigerant in a temperature sensing cylinder. The mixed gas cross-charge method is used to fill the gas, R125 is used as a refrigerant different from the apparatus refrigerant, nitrogen is used as the non-condensable gas, and the volume ratio of R125 and nitrogen is 80:20 in the superheated gas state. To 95: 5.
請求項2の温度膨張弁は、冷凍サイクルの装置冷媒としてR410Aを用いた空気調和機、冷凍、冷蔵装置に使用される温度膨張弁であって、感温筒に装置冷媒と異なる冷媒と非凝縮性ガスとを充填する混合ガスクロスチャージ方式を用い、前記装置冷媒と異なる冷媒としてR125を用い、前記非凝縮性ガスとして窒素を用い、R125と窒素の体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5とし、感温筒内に吸収材を用いたことを特徴とする。 The temperature expansion valve according to claim 2 is a temperature expansion valve used in an air conditioner, a refrigeration, and a refrigeration apparatus using R410A as an apparatus refrigerant for a refrigeration cycle, and a non-condensation is made between a refrigerant different from the apparatus refrigerant in a temperature sensing cylinder. The mixed gas cross-charge method is used to fill the gas, R125 is used as a refrigerant different from the apparatus refrigerant, nitrogen is used as the non-condensable gas, and the volume ratio of R125 and nitrogen is 80:20 in the superheated gas state. To 95: 5, and an absorbent material is used in the temperature sensitive cylinder.
請求項3の温度膨張弁は、冷凍サイクルの装置冷媒としてR410Aを用いた空気調和機、冷凍、冷蔵装置に使用される温度膨張弁であって、感温筒に装置冷媒と異なる冷媒と非凝縮性ガスとを充填する混合ガスクロスチャージ方式を用い、前記装置冷媒と異なる冷媒としてR125を用い、前記非凝縮性ガスとして窒素を用い、R125と窒素の体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5とし、感温筒内に吸収材を用い、前記吸収材としてケイ酸カルシウムを主成分とする材質を用いたことを特徴とする。 The temperature expansion valve according to claim 3 is a temperature expansion valve used in an air conditioner, a refrigeration, and a refrigeration apparatus using R410A as an apparatus refrigerant for a refrigeration cycle, and a non-condensed refrigerant and a refrigerant different from the apparatus refrigerant in a temperature sensing cylinder. The mixed gas cross-charge method is used to fill the gas, R125 is used as a refrigerant different from the apparatus refrigerant, nitrogen is used as the non-condensable gas, and the volume ratio of R125 and nitrogen is 80:20 in the superheated gas state. 95: 5, an absorbent material is used in the temperature-sensitive cylinder, and a material mainly composed of calcium silicate is used as the absorbent material.
請求項4の温度膨張弁は、冷凍サイクルの装置冷媒としてR410Aを用いた空気調和機、冷凍、冷蔵装置に使用される温度膨張弁であって、感温筒に装置冷媒と異なる冷媒と非凝縮性ガスとを充填する混合ガスクロスチャージ方式を用い、前記装置冷媒と異なる冷媒としてR125を用い、前記非凝縮性ガスとして窒素を用い、R125と窒素の体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5とし、感温筒内に吸収材を用い、前記吸収材として二酸化ケイ素を主成分とする珪藻土を用いたことを特徴とする。 The temperature expansion valve according to claim 4 is a temperature expansion valve used for an air conditioner, a refrigeration and a refrigeration apparatus using R410A as an apparatus refrigerant of a refrigeration cycle, and a temperature-sensitive cylinder is not condensed with a refrigerant different from the apparatus refrigerant. The mixed gas cross-charge method is used to fill the gas, R125 is used as a refrigerant different from the apparatus refrigerant, nitrogen is used as the non-condensable gas, and the volume ratio of R125 and nitrogen is 80:20 in the superheated gas state. 95: 5, an absorbent material is used in the temperature-sensitive cylinder, and diatomaceous earth mainly composed of silicon dioxide is used as the absorbent material.
請求項1乃至4の温度膨張弁によれば、装置冷媒と異なるR125に非凝縮性ガスを混合して充填することで、感温筒の温度に対し、温度膨張弁の本体の温度が低下した場合でも、温度膨張弁の弁開度が感温筒の温度に追従しやすくなるため、過熱度が温度膨張弁の本体の温度に影響され難くなり、過熱度偏差を一定にすることができる。 According to the temperature expansion valve of Claim 1 thru | or 4, the temperature of the main body of a temperature expansion valve fell with respect to the temperature of a temperature sensing cylinder by mixing and filling non-condensable gas in R125 different from an apparatus refrigerant | coolant. Even in this case, since the valve opening degree of the temperature expansion valve easily follows the temperature of the temperature sensing cylinder, the degree of superheat becomes less affected by the temperature of the main body of the temperature expansion valve, and the degree of superheat degree can be made constant.
次に、本発明の温度膨張弁の実施形態を説明する。図1は実施形態の温度膨張弁を適用した冷凍サイクルの要部を示す図である。図1において、10は実施形態の温度膨張弁、20は圧縮機、30は凝縮器、40は蒸発器であり、これらは配管で環状に接続することにより冷凍サイクルを構成している。温度膨張弁10は、弁本体部1、ダイヤフラム装置2、感温筒3及びキャピラリチューブ4を有している。弁本体部1の一次側継手管1aは凝縮器30側の一次配管aに接続され、二次側継手管1bは蒸発器40側の二次配管bに接続されて、均圧管1cは蒸発器40の出口側配管cに接続されている。
Next, an embodiment of the temperature expansion valve of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a main part of a refrigeration cycle to which the temperature expansion valve of the embodiment is applied. In FIG. 1, 10 is the temperature expansion valve of the embodiment, 20 is a compressor, 30 is a condenser, and 40 is an evaporator, and these are connected in a ring shape by piping to constitute a refrigeration cycle. The
圧縮機20は冷凍サイクルを流れる装置冷媒を圧縮し、圧縮された装置冷媒は凝縮器30で凝縮液化され、一次側継手管1aを通して弁本体部1に流入される。弁本体部1は流入される装置冷媒を減圧(膨張)して二次側継手管1bから蒸発器40に流入させる。そして、蒸発器40は装置冷媒を蒸発気化し、圧縮機20に循環させる。蒸発器40の出口側配管cには感温筒3が取り付けられている。この感温筒3には後述のガス(及び液)が封入されており、この感温筒3はキャピラリチューブ4によりダイヤフラム装置2に連結されている。
The
温度膨張弁10の機械的な構成としては、広く知られている一般的なものを採用することができる。例えば、ダイヤフラム装置2は、キャピラリチューブ4によって感温筒3に接続された受圧室と、均圧管1cによって蒸発器40の出口側配管cに導通された均圧室とを、ダイヤフラムにより区画するよう構成されている。弁本体部1は、ダイヤフラムに連結された弁体により、一次配管1aと二次配管1bとの間に形成された弁ポートの弁開度を調整するよう構成されている。そして、感温筒3による感知温度に応じて変化する受圧室の内圧と、蒸発器から均圧室に導入される蒸発圧力との差圧により、装置冷媒を流す弁ポートの弁開度を制御し、冷凍サイクルの過熱度制御を行う。
As a mechanical configuration of the
冷凍サイクルの配管を流れる装置冷媒はR410Aである。感温筒3内には、冷凍サイクルの装置冷媒であるR410A、または、R410Aと異なる冷媒と、非凝縮性ガスあるいは吸収材とが、混合されて充填されている。すなわち、この感温筒3は、混合ガスクロスチャージ方式で充填されたものである。次に、この混合ガスクロスチャージ方式による、上記R410Aと異なる冷媒と、非凝縮性ガス、吸収材の各実施例について説明する。 The apparatus refrigerant flowing through the piping of the refrigeration cycle is R410A. The temperature sensing cylinder 3 is filled with a mixture of R410A, which is an apparatus refrigerant for the refrigeration cycle, or a refrigerant different from R410A and a non-condensable gas or an absorbent. That is, the temperature sensitive cylinder 3 is filled with a mixed gas cross charge method. Next, examples of the refrigerant, non-condensable gas, and absorbent material different from the R410A according to the mixed gas cross charge method will be described.
第1参考例は、感温筒3に装置冷媒を充填する例であり、R410Aと非凝縮性ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。 The first reference example is an example in which the temperature sensitive cylinder 3 is filled with the apparatus refrigerant, and R410A and non-condensable gas are filled into the temperature sensitive cylinder 3 by a mixed gas cross-charge method.
第1実施例〜第5実施例は、感温筒3に装置冷媒と異なる冷媒を充填する例である。第1実施例は、R410Aと異なる冷媒がR125であり、非凝縮性ガスが窒素ガスであり、R125と窒素ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。 In the first to fifth embodiments, the temperature sensitive cylinder 3 is filled with a refrigerant different from the apparatus refrigerant. In the first embodiment, the refrigerant different from R410A is R125, the non-condensable gas is nitrogen gas, and R125 and nitrogen gas are filled into the temperature sensing cylinder 3 by the mixed gas cross-charge method.
第2実施例は、R410Aと異なる冷媒がR125であり、非凝縮性ガスが窒素ガスであり、R125と窒素ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。この、R125と窒素ガスとの体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5までの範囲とする。 In the second embodiment, the refrigerant different from R410A is R125, the non-condensable gas is nitrogen gas, and R125 and nitrogen gas are charged into the temperature sensing cylinder 3 by the mixed gas cross-charge method. The volume ratio of R125 and nitrogen gas is in the range from 80:20 to 95: 5 in the superheated gas state.
第3実施例は、R410Aと異なる冷媒がR125であり、非凝縮性ガスが窒素ガスであり、R125と窒素ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。この、R125と窒素ガスとの体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5までの範囲とする。さらに、感温筒3内に吸収材を用いる。 In the third embodiment, the refrigerant different from R410A is R125, the non-condensable gas is nitrogen gas, and R125 and nitrogen gas are charged into the temperature sensing cylinder 3 by the mixed gas cross-charge method. The volume ratio of R125 and nitrogen gas is in the range from 80:20 to 95: 5 in the superheated gas state. Further, an absorbent material is used in the temperature sensitive cylinder 3.
第4実施例は、R410Aと異なる冷媒がR125であり、非凝縮性ガスが窒素ガスであり、R125と窒素ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。この、R125と窒素ガスとの体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5までの範囲とする。さらに、感温筒3内に吸収材としてケイ酸カルシウムを主成分とする材質を用いる。 In the fourth embodiment, the refrigerant different from R410A is R125, the non-condensable gas is nitrogen gas, and R125 and nitrogen gas are charged into the temperature sensing cylinder 3 by the mixed gas cross-charge method. The volume ratio of R125 and nitrogen gas is in the range from 80:20 to 95: 5 in the superheated gas state. Further, a material mainly composed of calcium silicate is used as an absorbent in the temperature sensitive cylinder 3.
第5実施例は、R410Aと異なる冷媒がR125であり、非凝縮性ガスが窒素ガスであり、R125と窒素ガスを感温筒3に混合ガスクロスチャージ方式により充填する。この、R125と窒素ガスとの体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5までの範囲とする。さらに、感温筒3内に吸収材として二酸化ケイ素を主成分とする珪藻土を用いる。 In the fifth embodiment, the refrigerant different from R410A is R125, the non-condensable gas is nitrogen gas, and R125 and nitrogen gas are charged into the temperature sensing cylinder 3 by the mixed gas cross-charge method. The volume ratio of R125 and nitrogen gas is in the range from 80:20 to 95: 5 in the superheated gas state. Further, diatomaceous earth containing silicon dioxide as a main component is used as an absorbent in the temperature sensitive cylinder 3.
参考例として非凝縮性ガスは窒素ガスに限らず、アルゴン、または二酸化炭素、またはヘリウムでもよい。 As a reference example, the non-condensable gas is not limited to nitrogen gas, but may be argon, carbon dioxide, or helium.
以上の感温筒の構成により、温度膨張弁10が制御を行う蒸発温度範囲において、ほぼ一定の過熱度を得ることができる。例えば、−20℃〜10℃の蒸発温度範囲においては、過熱度偏差を1℃以下にすることができる。
With the configuration of the temperature sensing tube described above, a substantially constant degree of superheat can be obtained in the evaporation temperature range controlled by the
R125に非凝縮性ガスを混合して充填することで、感温筒3の温度に対し、温度膨張弁10の本体の温度が低下した場合でも、温度膨張弁10の弁開度が感温筒3の温度(蒸発器出口の温度)に追従しやすくなるため、過熱度が温度膨張弁10の本体の温度に影響され難くなり、過熱度偏差を一定にすることができる。
Even when the temperature of the main body of the
R125と窒素との体積比率を過熱ガス状態にて80:20から95:5までの範囲で混合することで、感温筒3の温度に対し、温度膨張弁10の本体の温度が低下した場合でも、温度膨張弁10の弁開度が感温筒3の温度(蒸発器出口の温度)に追従しやすくなるため、過熱度が温度膨張弁10の本体の温度に影響され難くなり、過熱度偏差を一定にすることができる。
When the temperature of the main body of the
1 弁本体部
2 ダイヤフラム装置
3 感温筒
4 キャピラリチューブ
10 温度膨張弁
20 圧縮機
30 凝縮器
40 蒸発器
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