JPH0526541A

JPH0526541A - 膨張弁

Info

Publication number: JPH0526541A
Application number: JP3317726A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: T G K KK; TGK Co Ltd
Current assignee: T G K KK; TGK Co Ltd
Priority date: 1991-05-14
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1993-02-02
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3046667B2

Abstract

(57)【要約】【目的】取り付け姿勢がどのような向きであっても冷媒
の流れが変動せず安定した冷凍サイクルにすることがで
きる膨張弁を提供することを目的とする。【構成】蒸発器１から出る冷媒の温度を感知するように
配置されて内部に飽和蒸気ガスが封入された感温室３０
と、上記感温室３０の一つの壁面を形成するように配置
された可撓性薄板からなるダイアフラム３２と、上記ダ
イアフラム３２の変位によって駆動されて上記蒸発器１
に入る冷媒の流量を変化させる弁機構２０とを有する膨
張弁において、上記ダイアフラム３２の感温室３０内側
の表面に、凝縮して液化した上記飽和蒸気ガスの液状部
分を吸着する吸着手段３５を付加した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷凍サイクル中の蒸
発器から圧縮機に送り出される冷媒の温度に対応して、
蒸発器に入る冷媒の量を自動的に制御するための膨張弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の膨張弁は、冷凍サイクルを流れ
る冷媒と同じ又はその冷媒と類似の飽和蒸気ガスを封入
した感温室を蒸発器の出口側通路に配置して、感温室の
一壁面を形成するダイアフラムの変位によって駆動され
る弁機構により、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量を制
御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に上述のような膨
張弁は、流れる冷媒より高温の雰囲気中に配置されるの
で、感温室の各壁面のなかではダイアフラム面が最も低
温になり、飽和蒸気ガスはダイアフラムの内表面に凝縮
して液化する。

【０００４】したがって、ダイアフラムが感温室の下面
を形成するように配置してあれば何ら問題はないが、そ
れ以外の場合、例えばダイアフラムが感温室の上面を形
成するように配置されていると、ダイアフラム面で凝縮
した飽和蒸気ガスの液滴が、温度の高い他壁面に落下し
てそこで再び蒸発気化し、感温室内の圧力を急上昇させ
てしまう。しかし、その圧力に比べてダイアフラム面の
温度による飽和蒸気圧の方が低いので、ダイアフラムの
内表面では再び凝縮が始まる。

【０００５】その結果、感温室内の圧力が周期的に変動
して弁機構が動作し、それに伴って、冷凍サイクルを流
れる冷媒の量が絶間なく変動して、冷凍サイクルが不安
定な状態になってしまう。そのため、従来のこの種の膨
張弁においては、感温室内のダイアフラムが常に感温室
の下面になるようにしか配置することができず、膨張弁
を取り付ける姿勢が限定されてはなはだ不便な場合があ
った。

【０００６】また、膨張弁の開弁特性は感温室内に充填
されたガスの特性によって決まる。しかし、冷媒流量の
変動を小さくして冷凍サイクルを安定化させた場合で
も、感温室に充填されるガスが冷媒と同一又は類似の飽
和蒸気ガスの場合には、膨張弁の開弁特性を所望の理想
的な特性に設定するのが困難な場合がある。

【０００７】そこで本発明は、取り付け姿勢がどのよう
な向きであっても冷媒の流れが変動せず、安定した冷凍
サイクルにすることができる膨張弁を提供することを目
的とし、また、蒸発器に冷媒を送り込むための開弁特性
を所望の最も望ましい特性に自由に設定することができ
る膨張弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の膨張弁は、蒸発器から出る冷媒の温度を感
知するように配置されて内部に飽和蒸気ガスが封入され
た感温室と、上記感温室の一つの壁面を形成するように
配置された可撓性薄板からなるダイアフラムと、上記ダ
イアフラムの変位によって駆動されて上記蒸発器に入る
冷媒の流量を変化させる弁機構とを有する膨張弁におい
て、上記ダイアフラムの感温室内側の表面に、凝縮して
液化した上記飽和蒸気ガスの液状部分を吸着する吸着手
段を付加したことを特徴とし、さらに上記飽和蒸気ガス
に混合して、上記感温室内に不活性ガスを封入してもよ
い。

【０００９】

【作用】感温室内の飽和蒸気ガスの凝縮は、ダイアフラ
ムの内表面において生じる。そして、凝縮されて液化さ
れた飽和蒸気ガスの液状部分は吸着手段に吸着され、ダ
イアフラム面の向きにかかわらずダイアフラムの内表面
に保持される。

【００１０】また、飽和蒸気ガスに混合して感温室内に
不活性ガスを封入すれば、膨張弁が開く温度−圧力特性
が、ガスの飽和蒸気圧に不活性ガスの分圧を加えた圧力
分だけ平行移動する。

【００１１】したがって、膨張弁の開弁特性（温度−圧
力特性）の傾きは、感温室内に封入された飽和蒸気ガス
の特性の傾きのままであり、使用温度範囲における圧力
レベルが、不活性ガスによって望ましい圧力レベルに、
全体的に高められる。

【００１２】また、上記特性の傾きが所望の傾きに適合
しないときには、傾き特性の異なる複数種類の飽和蒸気
ガスを用いることによって所望の傾き特性を得ることが
でき、その圧力レベルを、不活性ガスの混合封入によっ
て所望の圧力レベルに平行移動させることができる。

【００１３】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図１は冷
凍サイクルを示しており、１は蒸発器。２は圧縮器。３
は凝縮器。４は、凝縮器３の出口側に接続されて高圧の
液体冷媒を収容する受液器。１０は膨張弁である。

【００１４】膨張弁１０のブロック１１には、低温低圧
の冷媒を通すための低圧通路１２と、高温高圧の冷媒を
断熱膨張させるための通路１３とが形成されている。低
圧通路１２は、一端（入口側）１２ａが蒸発器１の出口
に接続され、他端（出口側）１２ｂが圧縮機２の入口に
接続されている。高圧側の冷媒を断熱膨張させるための
通路１３は、一端（入口側）１３ａが受液器４の出口に
接続され、他端（出口側）１３ｂが蒸発器１の入口に接
続されている。

【００１５】低圧通路１２と断熱膨張させるための通路
１３とは互いに平行に形成されており、これに垂直な貫
通孔１４が２つの通路１２，１３を貫通している。低圧
通路１２の外側（図の上側）には、外方に抜ける大きな
孔１４ａが穿設され、その開口部に感温室３０が取り付
けられている。

【００１６】貫通孔１４から断熱膨張させるための通路
１３にかけて、その内部に弁機構２０が設けられてい
る。一方、断熱膨張させるための通路１３の中央部には
弁座２３が形成されており、コイルスプリング２４によ
り下方から弁座２３に向けて付勢されたボール弁２５が
弁座２３を塞ぐと、断熱膨張させるための通路１３が閉
じる。

【００１７】２６は、ボール弁２５を支えるボール弁受
け。２７は、ブロック１１と螺合してコイルスプリング
２４の付勢力を調整する調整ナット。２１及び２２はシ
ール用のＯリングである。

【００１８】貫通孔１４内に嵌挿されたロッド２８は軸
方向に摺動自在に設けられていて、その上端は感温室３
０に達し、下端はボール弁２５の上端に当接している。
したがって、コイルスプリング２４の付勢力に逆らって
ロッド２８でボール弁２５を押して下方に移動させれ
ば、断熱膨張させるための通路１３が開き、ロッド２８
の移動量に対応してその通路１３の通路面積が変化し
て、蒸発器１に供給される冷媒の量が変化する。

【００１９】感温室３０は、厚い金属板製のハウジング
３１と可撓性のある金属製薄板（例えば厚さ０．１mmの
ステンレス鋼板）からなるダイアフラム３２によって気
密に囲まれている。感温室３０内には、通路１２，１３
内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている飽和
蒸気状態のガスが封入されていて、ガス封入用の注入孔
は、めくら栓３４によって閉塞されている。

【００２０】３３は、感温室３０をブロック１１に取り
付けるための感温室取り付け座であり、その外周部分は
ハンジング３１及びダイアフラム３２と全周にわたって
気密に溶接され、内方の筒状部分に形成されたねじ部３
３ａがブロック１１に螺合している。３６はシール用の
Ｏリングである。

【００２１】ダイアフラム３２の感温室内側の面には、
その内部の飽和蒸気ガスが凝縮して液化したときにその
液状部分を吸着する吸着手段３５が付加されている。こ
の吸着手段３５としては、例えば親水性のある多孔質の
合成樹脂をダイアフラム３２の内表面に塗布したり、ダ
イアフラム３２の内表面に水ガラスを塗布して焼成して
もよく、フェルトや各種繊維などをダイアフラム３２の
内表面に貼着してもよい。そして、このような吸着手段
３５は、ダイアフラム３２の内表面全面に設けてもよ
く、部分的に設けてもよい。

【００２２】ダイアフラム３２の下面中央部には、大き
な面積に形成されたロッド２８の頂部２８ａが当接して
いる。したがって、低圧通路１２内を流れる冷媒の温度
は、ロッド２８及び感温室取り付け座３３を介して、ダ
イアフラム３２に伝達される。

【００２３】したがって、低圧通路１２内を流れる冷媒
の温度が下がると、ダイアフラム３２の温度が下って、
感温室３０内の飽和蒸気ガスがダイアフラム３２の内表
面で凝結する。すると、感温室３０内の圧力が下がるの
で、ロッド２８がコイルスプリング２４に押されて移動
し、その結果ボール弁２５が弁座２３に接近して冷媒の
流路面積が減るので、蒸発器１に流れ込む冷媒の流量が
減る。

【００２４】このとき、感温室３０内のダイアフラム３
２の内表面で凝結した飽和蒸気ガスの液状部分は、吸着
手段３５に吸着される。したがって、膨張弁がどのよう
な向きに取り付けられていたとしても、凝結した液状部
分は、吸着手段、即ちダイアフラム３２の内表面部分に
保持され、ハウジング３１の内面に触れることはない。

【００２５】低圧通路１２内を流れる冷媒の温度が上昇
すると、ダイアフラム３２の温度が上がるので、吸着手
段３５に吸着されていた飽和蒸気ガスの液状部分が再び
気化して感温室３０内の圧力が上昇する。すると、ロッ
ド２８が弁座２３からボール弁２５を離す方向に押され
て、蒸発器１に流れ込む冷媒の流量が増える。

【００２６】この実施例においては、感温室３０内にＲ
−１２とＲ−１１４の２種類の飽和蒸気ガスが、例えば
２対３の比率で混合して封入され、さらに、例えば窒素
ガスのような不活性ガスが、飽和蒸気ガスに混合して感
温室３０内に封入されている。

【００２７】そして、飽和蒸気ガスとしてＲ−１２とＲ
−１１４とを２対３に混合したことによって、図２の
−１のように温度−圧力特性の傾きが所望の最も望まし
い傾きになり、それに不活性ガスである窒素ガスを混合
したことによって、−２のように、高い圧力レベルに
平行移動する。そして、コイルスプリング２４の付勢力
を加えた膨張弁の開弁特性は、−３のように、−２
の特性から少し低い圧力レベルに平行移動した、所望の
最も望ましい特性となる。

【００２８】したがって、この特性の傾きは複数の飽和
蒸気ガスの混合比を選択することによって任意に設定す
ることができ、使用温度範囲における圧力レベルは、不
活性ガスの混合比を選択することによって自由に設定す
ることができ、最も理想的な開弁特性を設定することが
できる。

【００２９】図３はＲ−１２とＲ−１１４との混合比を
４対１、３対２、２対３及び１対４にした場合の飽和蒸
気線図を〜に示している。また、飽和蒸気ガスとし
て用いることのできるＲＣ−３１８の飽和蒸気線図を
に示している。

【００３０】ＲＣ−３１８の特性の傾きはＲ−１２とＲ
−１１４との中間なので、もしその傾きが使用条件に適
合していれば、飽和蒸気ガスとしてＲＣ３１８だけを用
い、それに不活性ガスを混合させて圧力レベルの補正だ
けを行えばよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、感温室内で凝結した飽
和蒸気ガスの液状部分は、吸着手段によって常にダイア
フラムの表面部分に保持されるので、膨張弁がどのよう
な姿勢に取り付けられていても感温室内の他の部分に触
れることがなく、したがって、弁機構の無用な開閉動作
がなく、冷媒の流れの変動のない安定した冷凍サイクル
を得ることができる。

【００３２】またさらに、感温室内に不活性ガスを封入
すれば、膨張弁の開弁特性（温度−圧力特性）を冷凍サ
イクルにとって最も望ましい状態に自由に設定して、蒸
発器に対する冷媒の送り込み状態を理想的に制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の膨張弁の構成図である。

【図２】ガスの温度−圧力特性を示す線図である。

【図３】飽和蒸気線図である。

【符号の説明】

１蒸発器２０弁機構３０感温室３２ダイアフラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器から出る冷媒の温度を感知するよう
に配置されて内部に飽和蒸気ガスが封入された感温室
と、上記感温室の一つの壁面を形成するように配置された可
撓性薄板からなるダイアフラムと、上記ダイアフラムの変位によって駆動されて上記蒸発器
に入る冷媒の流量を変化させる弁機構とを有する膨張弁
において、上記ダイアフラムの感温室内側の表面に、凝縮して液化
した上記飽和蒸気ガスの液状部分を吸着する吸着手段を
付加したことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】上記感温室内に、上記飽和蒸気ガスに混合
して不活性ガスが封入されている請求項１記載の膨張
弁。