JPH0419408Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、温度式膨張弁において、膨張弁の静
止過熱度を負荷に応じて、自動的に変更し得るよ
うにした膨張弁に関する。

〔従来の技術〕

可逆冷凍サイクルで、冷媒回路を逆転させて、
冷房、暖房を行う冷凍装置では、暖房時と冷房時
ではその蒸発温度が異なり、また室内、室外熱交
換器の能力も異なつているので、従来は暖房時に
は暖房用膨張弁、冷房時には冷房用膨張弁を有
し、逆止弁と併用して用いたものがある。

そして、機械式の温度式膨張弁においては、静
止過熱度の設定は、通常、過熱度調整ばねの弾力
を手動で調整して設定し、この設定値は、膨張弁
使用中には変更できず、負荷の変動に応じて作動
過熱度を変化して流量を増減しているが、負荷の
変動が大きい場合には、膨張弁の制御範囲を超え
てしまう場合がある。

また、圧縮機の吐出温度の異常上昇時には、圧
縮機に還流する冷媒流量が充分でなく圧縮機シリ
ンダーが過熱され、潤滑油の炭化が生じる場合も
ある。

更に、太陽熱蓄熱サイクルと冷凍サイクルを結
合した装置において、日照量が変化しても感温筒
の温度が上昇するまでに時間的遅れ遅れを生じ、
冷凍サイクルにハンチングを生じるという問題が
あつた。

ここで、弁が閉じた状態から弁が開き始めまで
に要する過熱度を静止過熱度といい、弁が開き始
めから規定の開度までに要する過熱度を過熱度変
化といい、この静止過熱度と過熱度変化との和の
過熱度を作動過熱度という。

〔考案が解決しようとする課題〕

本考案は、上記従来のものの欠点を克服したも
のであり、温度式膨張弁において、負荷の変動に
応じて膨張弁の静止過熱度を自動的に変化させ、
同一作動過熱度における流量を増減させるように
したものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本考案の構成は、
不活性ガスと該ガスの吸着剤を封入した第１及び
第２の感温筒を細管で直列に接続して膨張弁の圧
力応動室の上室に接続し、第１感温筒を圧縮機の
吸入側に設置し、第２感温筒を膨張弁の静止過熱
度の変化に対応する温度変化がある位置に設置
し、第２感温筒で検知する検知温度で膨張弁の静
止過熱度を変化させるものである。

〔作用〕

本考案による膨張弁を上記のように可逆冷凍サ
イクルに配設することにより、負荷の大きい冷房
時には暖房時に比し同一作動過熱度で弁の開きを
大きくし、冷媒流量を増加させることができ、適
正量の吸着剤を第２感温筒内に封入し、過熱度の
過大、過小を妨げる。

また、圧縮機の吐出温度の異常上昇時には、最
小静止過熱度で弁は開き始めることになり、冷媒
流量を増し、圧縮機に還流して圧縮機シリンダー
を冷却し、潤滑油の炭化を防止する。

更に、太陽熱蓄熱サイクルと冷凍サイクルを結
合した装置において、日照量が変化しても第２感
温筒により蒸発器の出口側の温度が上昇する以前
にその変化を捕捉し、膨張弁に補正動作をさせ、
冷凍サイクルのハンチングを小さく抑える。

〔実施例〕

以下図面に基づき本考案実施例の説明をする。

第１図は実施例の断面図を示したもので、弁体
内の構造は従来周知のものと同一で、弁本体１に
は、冷凍サイクルの室内熱交換器に連なる接続管
Ａと、室外熱交換器に連なる接続管Ｂと、接続管
Ａ，Ｂを連通する連通孔２と、連通孔２を開閉す
る弁体３と、弁体３を閉止方向に付勢する過熱度
調整ばね４と、弁本体の頭部に設けた圧力応動室
５内のダイアフラム６の下面に接し、ダイアフラ
ム６の動作を弁体に伝えるロツド７と、冷凍サイ
クルの低圧側圧力をダイアフラム下面に伝達する
外部均圧管８とよりなり、圧力応動室５のダイア
フラムの上室５ａには、第１の感温筒T₁と接続
する細管９が開口し、第１の感温筒T₁と細管１
０で直列に接続する第２の感温筒T₂を有し、各
感温筒T₁，T₂には不活性ガスと該ガスを吸着す
る吸着剤ｋが封入されている。

吸着剤ｋは、温度が下降すると、ガスをより吸
着し、温度が上昇すると、ガスを脱着する。した
がつて、感温筒内にガスが密封された状態では、
感温筒温度が上昇すると、各感温筒T₁，T₂及び
上室５ａの内圧が上昇し、温度が下降すると、前
記内圧も下がる。また、吸着剤の量が多ければ多
いほど、温度変化に対するガスの吸着、脱着量が
多くなるので、密封された容積に対し、吸着剤の
量が多いほど、温度変化に対する圧力変化も大き
くなり、温度変化に対してガス圧力変化が比例す
る。ここで、不活性ガスとして、例えばフロン１
３のように、沸点の低いものを用い、感温筒に封
入した場合で液化しないようなガスを選択する。

したがつて、前記のように、２つの感温筒T₁，
T₂のうち、一方の感温筒に吸着剤をたくさん入
れ、他方の感温筒に吸着剤を少量入れると、多量
に吸着剤が入つた感温度筒の温度が変化したとき
は、圧力も大きく変化し、少量の吸着剤の入つた
感温筒の温度が同じだけ変化したときは、圧力の
変化が小さい。それゆえ、各々の温度変化状況及
びそれに対応する必要な圧力変化に従つて、吸着
剤の封入量を決めることにより、必要とする特性
が得られる。一般には、吸着剤の多く入つた感温
筒を主体とし、他方の感温筒を補正用として使用
する。

次に本考案を用いた可逆冷凍サイクルについて
説明する。第２図において１１は冷媒圧縮機、１
２は四方切換弁、１３は室内熱交換器、１４は本
考案の膨張弁、１５は室外熱交換器で、膨張弁の
第１の感温筒T₁は、圧縮機１１と四方切換弁１
２の間の吸入管１６の周面に添設され、第２の感
温筒T₂は四方切換弁１２と室外熱交換器１５を
結ぶ配管１７に添設されている。

この冷凍サイクルにおいて暖房運転時の冷媒回
路は、圧縮機１１→四方切換弁１２ａ→ｂ→室内
熱交換器１３→膨張弁１４→室外熱交換器１５→
配管１７→四方切換弁ｄ→ｃ→吸入管１６→圧縮
機１１で、第１の感温筒T₁及び第２の感温筒T₂
は、室外熱交換器１５（この場合は蒸発器）の出
口側の配管上の低圧ガスの温度を検知するので、
同一温度であり、蒸発器出口側の冷媒ガスの過熱
度で膨張弁の弁体３の開閉が制御される通常の膨
張弁と全く同一の動作をする。

冷房運転時においての冷媒回路は圧縮機１１→
四方切換弁１２ａ→ｄ→配管１７→室外熱交換器
１５→膨張弁１４→室内熱交換器１３→四方切換
弁ｂ→ｃ→吸入管１６→圧縮機１１となり、膨張
弁１４の第１感温筒T₁は、吸入管１６の低圧ガ
ス温度を検知するが、第２感温筒T₂は、高圧ガ
ス吐出管１７のガス温度を検知し、感知温度は、
T₂＞T₁となる。したがつて第２感温筒T₂の検知
温度相当量の吸着ガスが放出され、感温筒T₂内
のガス圧P₂は、第１の感温筒T₁のガス圧P₁より
高くP₂＞P₁となり、第２感温筒T₂のガスは第１
感温筒T₁へ流動し、第２感温筒T₂、細管１０、
第１感温筒T₁、細管９、圧力応動室上室５ａの
系内圧力はP₃となる（ここにP₂＞P₃＞P₁）。この
ガス圧力P₃により、第１図の膨張弁において、
ダイアフラム６、ロツド７、弁体３を介して過熱
度調整ばね４は、第１感温筒T₁のガス圧P₁の場
合に比し、強い押圧を受け静止過熱度を小さくす
る。

第３図はこの態様を示した線図で、図中１は暖
房時を示し、第１または第２感温筒内の圧力P₁
と冷媒圧力Ｐとの圧力差が過熱度調整ばね４の張
力と釣合うまで弁体３は移動せず、即ち静止過熱
度はt₁であり、イ点以上に作動過熱度が大きくな
つたとき弁開となる。

冷房時においては、感温筒系内の圧力は、前記
P₁より高いP₃となり、調整ばねの設定張力は、
一定であるので、静止過熱度はt₂となり、暖房時
に比し静止過熱度が△ｔだけ小となり、ロ点に達
すれば弁開となり、同一作動過熱度の場合には、
弁の開きが暖房時に比し大きくなる。

この場合、T₂内の吸着剤の量が多ければ△ｔ
も大きくなり、少なければ△ｔは小さくなるの
で、T₂内の吸着剤の量を加減することにより必
要な△ｔを得ることができる。

つぎに他の応用例について述べる。第４図は冷
凍サイクルに用いた例を示したもので、２１は冷
媒圧縮機、２３は高圧ガス吐出管、２２は凝縮
器、２４は本考案の膨張弁、２５は蒸発器で、膨
張弁の第１の感温筒T₁は、低圧ガス吸入管２６
に添設し、第２の感温度筒T₂は高圧ガス吐出管
２３に添設した第２図の冷房運転時と同じ配置と
し、第２の感温筒T₂の検知温度の上昇の程度に
よつて、第５図の線図のように、静止過熱度をｔ
をt₃→t₂→t₁のように小さく変化し、吐出温度の
異常上昇時には、最小静止過熱度t₁で弁は開き始
めることになり、冷媒流量を増し、圧縮機に還流
して圧縮機シリンダーを冷却し、潤滑油の炭化を
防止する。

更に他の応用例について述べる。第６図は、太陽
熱蓄熱サイクルと冷凍サイクルを結合した装置に
用いた例を示したもので、３１は循環ポンプ、３
２は太陽熱コレクタ、３３は熱交換器よりなる太
陽熱蓄熱サイクルを示し、３４は圧縮機、３５は
凝縮器、３６は膨張弁、３７は蒸発器よりなる冷
凍サイクルを示し、膨張弁３６の第１感温筒T₁
は蒸発器３７出口側配管に添設され、第２感温筒
T₂は熱交換器３３の流入側配管に添設される。

外気温が高いときは、コレクター３２で加温さ
れた水は温度が高く熱交換器３３に供給され、こ
こで前記蒸発器３７と熱交換し、蒸発器圧力を上
昇させ、冷媒は圧縮機に還流する。圧縮機に還流
する吸入側の圧力上昇により吐出側圧力との差が
小さくなり、圧縮機の吐出量の増加と、温度を上
昇させ、凝縮器の熱交換量を増加する。一方、第
２感温筒T₂温度は第１感温筒T₁より高いので、
膨張弁３６の静止加熱度は小さく変化し、弁は開
きやすい状態で同一作動過熱度で弁の開きは大き
くなり、膨張弁の流量を大きくして圧縮機の能力
にバランスすることができる。

この場合、熱交換器３３からの熱交換で蒸発器
３７の冷媒は、温度と圧力が上昇し、第１感温筒
の温度も上昇するが、第１感温筒T₁のみである
と、日照量が変化してT₁が上昇するまではかな
りの時間遅れを生じ、冷凍サイクルにハンチング
が生じやすい。しかるに第２感温筒T₂により蒸
発器出口側の温度が上昇する前にその変化をキヤ
ツチし、膨張弁に補正動作をさせるので、ハンチ
ングを小さく抑えることができる。

〔考案の効果〕

本考案は、上記のように構成し作用するので、
膨張弁の作動加熱度の変化巾を小さくし広範囲に
わたつて冷凍機を制御できる。そして、ヒートポ
ンプ回路においては、暖房時と冷凍時により静止
加熱度を調節し、回路の切替による追随性を迅速
にでき、冷凍回路の吸入側に第１感温筒、吐出側
に第２感温筒を取付けた方式は、圧縮機の異常時
による静止加熱度が調節できる。更に太陽熱蓄熱
サイクルと冷凍サイクルを結合した装置に用いた
場合には、第２感温筒により蒸発器出口側の温度
変化を捕捉し、膨張弁に補正動作をさせ、ハンチ
ングを小さく抑えることができる。

そして、感温筒に吸着剤を封入したので、温度
変化に対してガス圧力の変化が直線的に比例し、
正確な冷媒流量を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面図、第２図は本
考案を用いた可逆冷凍サイクルの系統図、第３図
は第２図における静止加熱度の変化を示す線図、
第４図は本考案の他の実施例の冷凍サイクルの系
統図、第５図は第３図における静止加熱度の変化
を示す線図、第６図は本考案を用いた太陽熱蓄熱
サイクルと冷凍系統を組み合わせた系統図であ
る。 １……弁本体、２……連通孔、３……弁体、４
……加熱度調整ばね、５……圧力応動室、５ａ…
…上室、５ｂ……下室、６……ダイアフラム、７
……ロツド、８……外部均圧管、T₁……第１感
温筒、T₂……第２感温筒、１１，２１，３４…
…冷媒圧縮機、１４，２４，３６……膨張弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 不活性ガスと該ガスの吸着剤を封入した第１及
   び第２の感温筒を細管で直列に接続して膨張弁の
   圧力応動室の上室に接続し、第１感温筒を圧縮機
   の吸入側に設置し、第２感温筒を膨張弁の静止過
   熱度の変化に対応する温度変化がある位置に設置
   したことを特徴とする温度式膨張弁。