JPH0154627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍サイクルの冷媒流量制御装置に関
するものである。

冷凍サイクルの冷媒流量制御装置としてキヤピ
ラリチユーブ又は温度式自動膨脹弁が知られてい
る。キヤピラリチユーブは毛細管の流路抵抗によ
り、冷媒流量を調整するもので、冷凍サイクルの
凝縮圧力と蒸発圧力が設計点から大きく変化しな
い場合に適しており、運転条件が大きく変化する
場合には、流量制御を行なうことが不可能とな
り、過度の冷媒過熱又は液バツクが生じる問題点
を有する。

これに対し、温度式自動膨脹弁は、第１図に示
すように、冷凍サイクル中の冷媒と同種類の冷媒
を封入した感温筒１、ダイヤフラム２、ダイヤフ
ラム上部圧力室３、ダイヤフラム下部圧力室４、
ばね５、弁軸６、均圧孔７、および毛細管８とか
らなり、キヤピラリチユーブに比べると高度な冷
媒流量制御を行うものである。感温筒１は蒸発器
コイル出口（図示せず）に取付けられ、コイル出
口の温度に相当する圧力を毛細管８を介してダイ
ヤフラムの上部圧力室３に伝える。また、均圧孔
７は蒸発器コイル出口（外部均圧の場合）または
蒸発器入口（内部均圧の場合）の圧力をダイヤフ
ラム下部圧力室４に伝え、ばね５の力とのバラン
スにより、弁軸６の位置を決め、冷媒流量を制御
するものである。しかし、このような温度式自動
膨脹弁においても、ダイヤフラムの変形に限界が
あること、また流量を制御する信号は、総べて、
膨脹弁流側（低圧側）の信号であり、冷凍サイク
ルの凝縮圧力が著しく低下する場合には、弁前後
の差圧が小さくなるため制御は不確実となり、適
正な冷媒量を下流側に供給できず、冷凍装置の性
能が十分発揮できなくなるという問題点を有す
る。

本発明は上記問題点に鑑みて発明されたもの
で、凝縮圧力が著しく低下しても適正な冷媒流量
を流すことができる。即ち、広い運転範囲の冷媒
流量制御が可能である冷媒流量制御装置を提供す
ることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、制御冷媒の
流路をわん曲状に形成し、冷凍サイクルの高低圧
の圧力差に応じ、わん曲状流路の曲率を変えて流
路抵抗を変化させ、上記圧力差が小さくなれば、
上記曲率を大きくして流路抵抗を小さくするよう
に形成した特徴を有する。

以下例図に基ずき本発明の実施例を説明する。

先ず第２図は本発明の冷媒制御装置の基本的一
実施例を示す。二枚の可動板９，１０と、ばね１
１が、出入口開口部１２，１３を有する容器１４
の中に収納されている。可動板９，１０はそれぞ
れ小孔１５，１６を有しており、これらの孔１
５，１６は互いに距離ｘだけ離れた偏心した位置
にあけられている。このような構造からなる冷媒
流量制御装置を冷凍サイクルの冷媒流量制御機構
として用いる場合、即ち、開口部１２を凝縮圧力
側に、開口部１３を蒸発圧力側に接続する。（蒸
発圧力は一定としておく） 凝縮圧力が高く、高低圧力差が大きい場合に
は、多量の冷媒が孔１５を通つて下流側に流れよ
うとし、可動板９の前後には大きな圧力差が生じ
るその結果、第３図に示すように可動板９は下流
側に移動し、ばね１１（図示せず）と釣合つて変
位△y₁を生じ、可動板９と１０の距離はy₁＝y₀−
△y₁（y₀は容器１４に圧力が加わらない状態での
板９と１０の距離）に短縮される。この際、小孔
１５と１６は一直線上にはなく距離ｘだけ離れた
位置にあるので、容器１４の上流側開口１２から
下流側開口１３に流れる流体は実線矢印の如く小
孔１５から小孔１６へと小さな曲率で流れなけれ
ばならない為、流路抵抗は大となる。

次に凝縮圧力が著しく低下した場合を考える。
この場合には高抵圧差は小さいので、小孔１５を
通つて流れる冷媒流量は少なく、可動板９の前後
で生じる圧力損失は小さくなるので、差圧により
可動板９を下流側に変位させようとする力は小さ
くなる。第４図に示すように、ばねね１１（図示
せず）の力との釣り合いにより生じる変位△y₂
は、凝縮圧力が高い場合の変位△y₁より小さくな
るため、可動板９と１０の間隔はy₂＝y₀−△y₂
（＞y₁）となり、孔１５から小孔１６へと流れる
流体は、実線矢印の如く大きな曲率で流れること
ができるため、流路抵抗は小となる。

即ち、従来の絞り機構が、絞り前後の差圧が小
さくなると絞りを通過する流量が減少する特性を
備えているのに対して、本発明の制御装置によれ
ば、絞り（小孔１５，１６）前後の差圧が小さく
なつても絞りを通過する流量は変化しない、逆
に、増加するという逆の特性を備えることが出来
る。

上記冷媒流量制御装置を冷凍サイクル中に組込
んだ場合の特性を第５図に基ずき説明する。

第５図は、横軸に絞り前後の差圧△Ｐ、縦軸に
絞り通過する流量Grを示している。曲線Ａは負
荷に応じて冷媒流量が適正に制御された場合の冷
凍サイクル特性を示しており、一般に差圧が小さ
くなると多くの冷媒流量を必要とする左上りの傾
向となる。曲線Ｂは一般の絞り機構の抵抗特性で
差圧の平方根に比例した右上りの特性（Gr∝√
△Ｐ）を示している。これらの曲線の交点ａが設
計点での差圧△Po、冷媒流量Groを表わすことに
なる。

今、負荷状況が変化し、凝縮圧力が低下し、差
圧が設計点における差圧より小さく△P₁になつ
た場合を考えると、冷凍サイクル側から要求され
る冷媒流量はGAであるのに対し、従来の曲線Ｂ
の特性を持つ絞りが流すことの流量はGB（GB＜
GA）であり、△G₁＝GA−GBの冷媒流量が不足
するため、冷凍サイクルの性能は著しく低下す
る。これに対し、本発明の冷媒流量制御装置の絞
り機構の特性は一実施例として曲線Ｃで示される
特性とすることが出来る。即ち、前述の如く高低
圧の圧力差が小さくなれば流路抵抗は減少し差圧
△P₁でGcの冷媒流量を流すことが出来るので、
不足流量△G₂＝GA−Gc（＜△G₁）となり、従来
の絞り機構を用いる場合に比べ、不足流量を少な
くすることが出来るため、冷凍サイクルの性能の
低下を防ぐことが出来る。尚、小孔１５，１６の
径および偏心量ｘを変えることにより種々の特性
を備えた実施例を作り出すことが可能である。

次に他の実施例を第６図に示す。この実施例は
複数個（４個）の可動板１７ａ，１７ｂ，１７
ｃ，１７ｄと複数個（３個）のばね１８ａ，１８
ｂ，１８ｃを組合せた例であり、４個の可動板１
７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに設ける小孔１９
の個数、位置を各可動板毎に変えることにより、
また、各ばね１８ａ，１８ｂ，１８ｃのばねの強
さ変えることにより種々の特性を出すことが可能
であり、第５図にＡで示す特性に近づける。即
ち、理想に近い絞り機構とすることが出来る。

更に他の実施例を第７図に示す。この実施例は
可動板９，１０の端面をフランジ状９′，１０′と
し、可動板の位置の安定化を図つている。（ばね
の図示は省略する） 更に他の実施例を第８図に示す。この実施例
は、可動板９，１０の外周にシールリング２０
（例えばテフロンリング）を嵌装し、可動板９，
１０と容器１４の内壁からの洩れを少なくしてい
る。（ばねの図示は省略する） 以上説明したように本発明によれば、冷凍サイ
クルの高低圧の圧力差が小さくなつても、冷媒流
量は減少せず、冷媒流量はむしろ増加するという
特性を備えた絞り特性が得られ、冷凍サイクルの
運転条件が変化した場合、特に、凝縮圧力が著し
く低下した場合の冷凍サイクルの特性、効率を大
巾に向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度式自動膨脹弁の説明図、第
２図は本発明の一実施例を示す冷媒流量制御装置
の断面図、第３図、第４図は夫々第２図の実施例
の作動説明図、第５図は冷媒流量制御装置の特性
を示す線図、第６図乃至第８図は夫々他の実施例
を示す冷媒流量制御装置の断面図である。 ９，１０……可動板、９′，１０′……フランジ
板、１１……ばね、１２，１３……開口、１４…
…容器、１５，１６……小孔、１７ａ，１７ｂ，
１７ｃ，１７ｄ……可動板、１８ａ，１８ｂ，１
８ｃ……ばね、１９……小孔、２０……シールリ
ング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷凍サイクルの高圧側と低圧側に接続される
   開口を備えた容器内に、小孔を有する複数個の可
   動板を、可動板間にばねを挾み込んで容器内を摺
   動可能に配設し、隣設可動板の上記小孔は、ずれ
   た位置に設けられ、冷凍サイクルの高低圧の圧力
   差に応じ、小孔にて形成されるわん曲流路の曲率
   が変化し、上記圧力差が小さくなれば上記流路の
   曲率が大きくなることを特徴とする冷媒流量制御
   装置。