JPH04359770A - 冷凍サイクル用膨張弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、空気調和機等
の冷凍サイクルに用いられる感温筒式の膨張弁装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図３に示すように圧縮機の吸込
管１に感温筒２を付設し、吸込管１内を流通する冷媒の
温度をこの感温筒２により検知して冷媒流量を調節する
感温筒式の膨張弁（ＥＸＰ−Ｖ）装置が知られている。

【０００３】そして、この感温筒式の膨張弁装置の不具
合の１つに、冷凍サイクルの状態が膨張弁装置の開度変
化に追従する際の時間差を原因として発生するハンチン
グがある。

【０００４】例えば、感温筒２が冷凍サイクルの過熱状
態を検知すると、膨張弁装置の弁部が直ちに開き、冷媒
の流量が増加するが、蒸発器を通過して圧縮機へ向かう
冷媒が吸込管１の温度を下げるまでにはある程度の時間
（通常１〜２分）が費やされる。この間、膨張弁装置は
吸込管１の温度が高いまま（過熱状態）なので、膨張弁
装置の弁部はさらに開かれてしまう。

【０００５】そして、ある程度の時間が経過した後には
吸込管１の温度は下がるが、過熱状態時に弁開度を開き
過ぎたために、冷凍サイクルは液バック状態になってし
まう。

【０００６】すると、感温筒２が冷凍サイクルの液バッ
ク（吸込管１温度の低下）を検知すると、膨張弁装置は
弁部を閉じて冷媒の流量を減少させるが、ここでも蒸発
器を通過して圧縮機へ向かう冷媒が吸込管１の温度を下
げるまでにはある程度の時間が費やされる。この間、膨
張弁装置は吸込管１の温度が低いまま（液バック状態）
なので、膨張弁装置の弁部はさらに閉ざされてしまう。

【０００７】そして、このような状態を幾度か繰り返し
て冷凍サイクルが安定するが、このハンチングが発生す
ると、弁部の絞り、および、冷媒流量が安定しない。さ
らに、圧縮機への液戻り、又は、過熱ガス状態が繰返さ
れ、圧縮機の性能及び耐久性が低下する。

【０００８】そして、従来は、このハンチングを防止す
るために、吸込管１と感温筒２との間に例えば熱的絶縁
紙（ルミラ−シ−ト等）３を挟み込み、吸込管１と感温
筒２との間の伝熱性を悪化させて、膨張弁装置の反応を
冷凍サイクルの変化並に遅くすること等が行われていた
。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に吸込管１と感温筒２との間の伝熱性を悪化させた場合
には、冷凍サイクルの運転開始時に、感温筒２が温度検
知を行わず、感温筒２の特性が吸込管１内を流通する冷
媒の温度変化に追従しなかった。そして、冷媒制御が十
分に行われず、圧縮機の立上り能力が低下し、圧縮機の
耐久性に悪影響が生じることがあった。また、感温筒２
が外周の熱影響を受け易くなり、感温筒２の外周の熱絶
縁のためのスペ−スや断熱材（例えば発泡ポリエチレン
シ−ト製）４等が必要だった。

【００１０】本発明の目的とするところは、吸込管と感
温筒との間の伝熱性を悪化させることなくハンチングの
発生を防止でき、安定した冷媒制御を行うことが可能な
冷凍サイクル用膨張弁装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本発明は、圧縮機、凝縮器、および、蒸発
器と順次接続されて冷凍サイクルを構成するとともに、
圧縮機に接続された吸込管に取付けられこの吸込管を流
通する冷媒の温度を感知する感温筒と、凝縮器から送ら
れた冷媒の流量を調節する冷媒流量調節手段を有しこの
冷媒流量調節手段を、感温筒と連通した感温筒側圧力室
と吸込管と連通した吸込管側圧力室との圧力差を利用し
て動作させる膨張弁本体とを備えた冷凍サイクル用膨張
弁装置において、感温筒を吸込管に直に接触させるとと
もに、膨張弁本体と感温筒とを、内径が０．５ｍｍ以下
で外径が４〜８ｍｍの感温筒キャピラリと感温筒側圧力
室と連通し感温筒側圧力室の内容積を拡大する補助パイ
プとを介して接続したことにある。

【００１２】こうすることによって本発明は、吸込管と
感温筒との間の伝熱性を悪化させることなくハンチング
の発生を防止でき、安定した冷媒制御を行えるようにし
たことにある。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示しており、図
中の符号１１は例えば空気調和機に備えられ冷凍サイク
ルを構成する感温筒式の膨張弁（ＥＸＰ−Ｖ）装置であ
る。この膨張弁装置１１は、図示しない凝縮器と蒸発器
との間に接続された膨張弁本体１２と、圧縮機に接続さ
れた吸込管１３に付設され液冷媒を封入した感温筒１４
とを有している。

【００１５】これらのうち膨張弁本体１２は筒状の胴部
１５の側面に、凝縮器と繋がった入口パイプ１６と、吸
込管１３と繋がった均圧管１７とを接続されている。さ
らに、、膨張弁本体１２は、胴部１５の軸方向一端側に
出口パイプ１８を同軸的に接続されており、胴部１５の
他端側を中央部を膨らませた蓋体１９によって塞がれて
いる。

【００１６】胴部１５の中には、均圧管１７に連通した
通路２０を有する仕切り体２１が設けられている。さら
に、この仕切り体２１と蓋体１９との間には吸込管側圧
力室２２と感温筒側圧力室２３とが形成されており、両
圧力室２２、２３は、蓋体１９にその周縁部を固定され
た感圧プレ−ト２４によって胴部１５の軸方向に仕切ら
れている。また、吸込管側圧力室２２は仕切り体２１の
通路２０と均圧管１７を介して吸込管１３と連通してい
る。

【００１７】均圧管１７と胴部１５との接続位置は、入
口パイプ１６と胴部１５との接続位置よりも蓋体１９に
近い部位に設定されている。さらに、均圧管１７と入口
パイプ１６との間は仕切り体２１によって仕切られてお
り、膨張弁本体１２の中には、吸込管側圧力室２２に対
して遮断され入口パイプ１６と出口パイプ１８とに連通
した冷媒流通室２５が形成されている。

【００１８】膨張弁本体１２の中には冷媒流量調節手段
２６が組込まれている。この冷媒流量調節手段２６は、
吸込管側圧力室２２内に位置し感圧プレ−ト２４に固定
され受圧板２７と、冷媒流通室２５内に位置しばね２８
に接続されたボ−ル弁２９とを備えている。そして、受
圧板２７とボ−ル弁２９とは、仕切り体２１を軸方向に
貫通した連結棒３０によって連結されており、この連結
棒３０を介して連動する。

【００１９】冷媒流通室２５の中には弁ポ−ト体３１が
配置されており、弁ポ−ト体３１は胴部１５の内周面に
固定されている。さらに、弁ポ−ト体３１には弁ポ−ト
３２が貫通して、連結棒３０が弁ポ−ト３２を通過して
いる。また、連結棒３０の外周面と弁ポ−ト３２の内周
面との間、および、ボ−ル弁２９と弁ポ−ト３２との間
には間隙が形成されている。

【００２０】前記感温筒１４は、図２（ａ）、（ｂ）に
示すように、吸込管１３と平行に並べられており、その
外周面を吸込管１３の外周面に直に接している。さらに
、感温筒１４は、感温筒１４と吸込管１３との外周面に
略沿うよう湾曲した感温筒係止金具３３により、吸込管
１３とともにその一部を覆われている。そして、感温筒
１４は、感温筒係止金具３３に例えば一体に設けられ、
感温筒係止金具３３の内側に突出するよう湾曲した係止
ばね３４…によって、吸込管１３に押付けられながら保
持されている。

【００２１】図１中に符号３５で示すのは感温筒キャピ
ラリであり、符号３６で示すのは補助パイプである。こ
れらのうち感温筒キャピラリ３５は一端部を感温筒の上
端部に接続されており、他端部を後述する補助パイプ３
６に接続されている。さらに、感温筒キャピラリ３５は
その内径を例えば０．２ｍｍに設定されるとともに、そ
の外径を４〜８ｍｍに設定されている。そして、感温筒
キャピラリ３５と感温筒１４および補助パイプ３６との
接続はろう付けにより行われている。

【００２２】前記補助パイプ３６は、膨脹弁本体１２の
蓋体１９に一端部を接続されており、他端部に上記感温
筒キャピラリ３５を接続されている。さらに、補助パイ
プ３６は感温筒キャピラリ３５に比べて大きな内径を有
しており、感温筒側圧力室２３の中央部に開口している
。そして、補助パイプ３６はその内部空間を感温筒側圧
力室２３と連通させており、感温筒側圧力室２３の内容
積にその内容積を足し合わせている。

【００２３】上述の膨脹弁装置１１においては、矢印Ａ
で示すように蒸発器から送られた冷媒が、入口パイプ１
６を介して膨脹弁本体１２の冷媒流通室２５に流入し、
弁ポ−ト３２を通過し、矢印Ｂで示すように出口パイプ
１８を介して膨脹弁本体１２から流出する。そして、膨
脹弁本体１２から流出した冷媒は蒸発器へ向かう。

【００２４】また、感温筒１４が吸込管１３を介して、
矢印Ｃ、Ｃで示すように吸込管１３内を流通する冷媒の
熱を受けて吸込管１３内の冷媒の温度を感知し、感温筒
１４の温度が吸込管１３の温度変化に追従する。さらに
、感温筒１４内の冷媒の圧力が吸込管１３内の冷媒の温
度に応じて変化し、感温筒１４内の冷媒が感温筒キャピ
ラリ３５を介して、感温筒１４と感温筒側圧力室２３と
の間で流通する。

【００２５】感温筒１４内の冷媒は細径（φ０．２ｍｍ
）な管路を流通し、冷媒の流量は細径な管路によって抑
制される。そして、感温筒１４の温度が高い時には感温
筒側圧力室２３内の圧力は高くなり、感温筒１４の温度
が低い時には上記圧力は低くなる。

【００２６】また、吸込管１３内を流通する冷媒の一部
が均圧管１７を介して吸込管側圧力室２２に導かれ、吸
込管側圧力室２２内の圧力が吸込管１３内の圧力と等し
くなる。

【００２７】両圧力室２２、２３を仕切った感圧プレ−
ト２４がダイアフラムとして機能し、両圧力室２２、２
３の圧力差に応じて弾性変形する。さらに、感圧プレ−
ト２４の変形に伴って冷媒流量調節手段２６が作動する
。そして、感圧プレ−ト２４の変位が受圧板２７および
連結棒３０を介してボ−ル弁２９に伝達され、ボ−ル弁
２９が感圧プレ−ト２４に追従する。

【００２８】感圧プレ−ト２４が吸込管側圧力室２２の
側へ変形すると、ボ−ル弁２９が弁ポ−ト体３１から離
れ、ボ−ル弁２９と弁ポ−ト３２との隙間が大となる。 また、感圧プレ−ト２４が感温筒側圧力室２３の側へ変
形すると、ボ−ル弁２９が弁ポ−ト体３１に近付き、ボ
−ル弁２９と弁ポ−ト３２との隙間が小となる。

【００２９】ボ−ル弁２９と弁ポ−ト３２との隙間が小
さい場合、冷媒流通室２５を流れる冷媒の流量が減り、
蒸発器において例えば冷媒の全てが蒸発する。そして、
吸込管１３内の冷媒は過熱ガス冷媒となり、感温筒の温
度は、吸込管内ガス圧力飽和温度よりも過熱分だけ高く
なる。

【００３０】この結果、感温筒１４内のガス圧力は吸込
管１３内のガス圧力よりも高くなり、今度は感圧プレ−
ト２４がボ−ル弁３２の開度が大となるよう吸込管側圧
力室２３の側へ変形する。感温筒１４の温度変化に伴っ
て冷媒流量調節手段２６が作動し、ボ−ル弁３２の開度
が一定に保たれる。

【００３１】すなわち、上述のような膨脹弁装置１１に
おいては、内径の小さな感温筒キャピラリ３５によって
感温筒１４と膨脹弁本体１２とが接続されているので、
感温筒１４と膨脹弁本体１２との間での急激な冷媒流通
を防止することができ、冷媒の流通を抑制できる。この
ため、感温筒側圧力室２３の圧力を緩やかに変化させる
ことができ、ハンチングの発生を防止できる。

【００３２】なお、ハンチングの発生を防止するために
は感温筒キャピラリ３５の内径が小さい程よいが、感温
筒側圧力室２３内の圧力を吸込管１３内を流通する冷媒
の温度変化に十分に追従させるためには、感温筒キャピ
ラリ３５の内径を過度に小さくすることは好ましくない
。そして、感温筒キャピラリ３５の内径を０．５ｍｍ以
下で、且つ、０．２ｍｍとすればハンチングの防止と感
温筒側圧力室２３内圧力の追従とが両立される。

【００３３】また、外径が通常程度の大きさ（４〜８ｍ
ｍ）の肉厚な感温筒キャピラリ３５が用いられているの
で、ろう付け性がよく、感温筒キャピラリ３５を感温筒
１４および膨脹弁本体１２に接続する作業が容易である
。

【００３４】また、膨脹弁本体１２に補助パイプ３６が
接続され、感温筒側圧力室２３の内容積が補助パイプ３
６により補助されているので、感圧プレ−ト２４に面し
感温筒１４内の圧力を作用させる空間の容積を十分に確
保することができる。このため、感温筒側圧力室２３の
圧力を緩やかに変化させることができ、ハンチングの発
生を防止できる。なお、補助パイプ３６の内容積を変更
すれば、膨脹弁装置１１における感温特性を調節するこ
とが可能である。そして、これらのことにより、ハンチ
ングが防止され、冷凍サイクルの性能が向上し、圧縮機
に悪影響が生じず、安定した冷媒制御が可能になった。 なお、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形す
ることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧縮機、
凝縮器、および、蒸発器と順次接続されて冷凍サイクル
を構成するとともに、圧縮機に接続された吸込管に取付
けられこの吸込管を流通する冷媒の温度を感知する感温
筒と、凝縮器から送られた冷媒の流量を調節する冷媒流
量調節手段を有しこの冷媒流量調節手段を、感温筒と連
通した感温筒側圧力室と吸込管と連通した吸込管側圧力
室との圧力差を利用して動作させる膨張弁本体とを備え
た冷凍サイクル用膨張弁装置において、感温筒を吸込管
に直に接触させるとともに、膨張弁本体と感温筒とを、
内径が０．５ｍｍ以下で外径が４〜８ｍｍの感温筒キャ
ピラリと感温筒側圧力室と連通し感温筒側圧力室の内容
積を拡大する補助パイプとを介して接続したものである
。したがって本発明は、吸込管と感温筒との間の伝熱性
を悪化させることなくハンチングの発生を防止でき、安
定した冷媒制御を行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】（ａ）感温筒係止金具によって吸込管に保持さ
れた感温筒を示す断面図、（ｂ）は感温筒係止金具を示
す正面図。

【図３】従来例を示す断面図。

【符号の説明】

１１…冷凍サイクル用膨張弁装置、１２…膨張弁本体、
１３…吸込管、１４…感温筒、２２…吸込管側圧力室、
２３…感温筒側圧力室、２６…冷媒流量調節手段、３５
…感温筒キャピラリ、３６…補助パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機、凝縮器、および、蒸発器と順
   次接続されて冷凍サイクルを構成するとともに、上記圧
   縮機に接続された吸込管に取付けられこの吸込管を流通
   する冷媒の温度を感知する感温筒と、上記凝縮器から送
   られた冷媒の流量を調節する冷媒流量調節手段を有しこ
   の冷媒流量調節手段を、上記感温筒と連通した感温筒側
   圧力室と上記吸込管と連通した吸込管側圧力室との圧力
   差を利用して動作させる膨張弁本体とを備えた冷凍サイ
   クル用膨張弁装置において、上記感温筒を上記吸込管に
   直に接触させるとともに、上記膨張弁本体と上記感温筒
   とを、内径が０．５ｍｍ以下で外径が４〜８ｍｍの感温
   筒キャピラリと上記感温筒側圧力室と連通し上記感温筒
   側圧力室の内容積を拡大する補助パイプとを介して接続
   したことを特徴とする冷凍サイクル用膨張弁装置。