JPH0536704B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コンパクトに構成された冷凍設備に
おける冷媒蒸発器の熱交換効率を改善するために
使用する新規な電動式流量調節弁に関する。

従来の技術 従来のコンパクトに構成された冷凍設備、たと
えば、設備の容積や空間配置に制約の多い自動車
用冷房設備などにおいては、全体として直方体状
に形成された蒸発器などを用い、膨張弁を通過し
た冷媒が蒸発器の一端に供給され気化してその反
対側から出て、圧縮機に吸入されるように構成さ
れている。蒸発器は、小型化のために複数の冷媒
用チユーブと多数のフインを組み合わせて組み立
てられており、冷媒は複数のチユーブ内を並列に
流れ、また空気などの被冷却流体はチユーブの外
側を冷媒の流通方向と直角の方向に流れるように
なつていることが多い。そして、冷媒は入口付近
では液状であるが、被冷却流体の吸入側では早く
ガス化するに対して吐出側ではガス化が遅く、冷
媒の液戻りを避けようとすると有効熱交換面積を
大きくとれず、冷却効果が低下するという問題が
あつた。

解決しようとする問題点 本発明は、設備容積を大きくせずに冷却効率を
高めた冷凍装置を経済的に実現しようとするもの
で、そのために蒸発器の熱交換効率を改善する簡
単でかつ経済的な手段を提供することを目的とす
るものである。

そしてこの目的を達成するために、蒸発器に対
して冷媒を分割供給することにより熱交換効率を
改善する手段を選択し、それに適した膨張弁とし
て使用できる新規な電動式流量調節弁を提供しよ
うとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明の新規な電動式流量調節弁は第１図に示
すように、流体入口を有する弁室２の対向側壁に
同一軸線に沿つて設けた第１出口通路３及び第２
出口通路４を貫通する作動軸１４上に、第１出口
通路３を閉鎖できるニードル形の第１弁体５を第
１出口通路３に向けてばね付勢して摺動自在に嵌
挿着するとともに、第２出口通路４を閉鎖できる
ニードル形の第２弁体７を第１出口通路３及び第
２出口通路４の非閉鎖時の第２弁体７と第２出口
通路４との距離が第１弁体５と第１出口通路３と
の距離よりも大きい位置に第１弁体５と同じ向き
に固定して形成し、更に作動軸１４の端部に形成
したネジに滑動可能に嵌合したロータ１１を有す
るモータ型アクチユエータ１０によつて作動軸１
４が軸線方向に移動できるよう構成したことを特
徴とするものである。

作 用 本発明の電動式流量調節弁は、前述のような特
殊な構造を有しているので、弁閉作動時には第１
出口通路３が第２出口通路４に先立つて閉じ、ま
た第１出口通路３が閉鎖した状態のままで第２出
口通路４が徐々に絞られる。従つて第１出口通路
３と第２出口通路４とを別々に絞りながら、いず
れをも完全に閉鎖できる。

また逆に、弁開作動時には先ず第２出口通路４
が開き、全開となつたのちに第１出口通路３が
徐々に開くように作動する。従つて第２出口通路
４と第１出口通路３とを順次に開きながら、いず
れをも完全に開放するように作動する。

本発明の電動式流量調節弁を膨張弁として２個
の蒸発器を並列に設けた冷凍装置に組み込み、こ
れらの蒸発器に電動式流量調節弁の２個の出口通
路をそれぞれ接続して冷媒をそれぞれに分割供給
できるように構成すると、冷却対象の流体の負荷
が小さいときにはその一方の蒸発器のみに冷媒を
供給し、負荷が大きくなるに従つて冷媒の供給量
を増すとともに他方の蒸発器にも冷媒の供給を開
始することができるものである。

従つてこのような冷凍装置を例えば空調装置と
して用いるとき、並列の蒸発器に対して直交する
ように空気を流通させるようにすると、負荷が小
さいときは空気流入側の蒸発器にのみ冷媒を供給
して運転を行い、負荷が大きくなつて空気流入側
の蒸発器のみでは間に合わず、圧縮機吸入側の冷
媒ガスの過熱度が高くなるときは空気流出側の蒸
発器にも冷媒が供給されるようになる。そのため
従来の単一の蒸発器を用いた冷凍装置に比較し
て、熱交換効率が格段に改善されることとなる。

実施例 本発明にかかる電動式流量調節弁の構造を第１
図に示す。

本発明の電動式流量調節弁１は、入口Ａおよび
２個の出口Ｂ，Ｃを有していて、その端部に設け
られた電動式アクチユエータ１０によつて作動す
るようになつている。

電動式アクチユエータ１０は、中空軸１１を有
するステツプモータで構成されている。１３はス
テータに捲回されたコイルであり、中空軸１１の
まわりに取り付けられた磁石１２がロータを構成
している。中空軸１１の内側には雌スクリユーが
設けられていて、作動軸１４の端部に設けられた
雄スクリユーがこれに嵌合し、ステツプモータの
回転に伴つて作動軸１４が軸線方向に移動できる
ようになつている。

弁本体部は、その中央部が入口Ａを設けた弁室
２となつていて、弁室２の左右の相対する壁に設
けた第１出口通路３および第２出口通路４によつ
て第１出口Ｃを有する弁室および第２出口Ｂを有
する弁室にそれぞれ通じている、第１出口通路３
および第２出口通路４は、弁の軸線にそつて設け
られている。

作動軸１４は弁の軸線にそつて第１出口通路３
および第２出口通路４を貫通しており、作動軸に
はニードル形の第１弁体５、第３弁体６および第
２弁体７が設けられている。これらのニードル形
の弁体は、第１出口通路３に対して第１弁体５
が、また第２出口通路４に対して第２弁体７がそ
れぞれ弁を構成するように、同じく図における左
向きに設けてある。そのうち第２弁体７は作動軸
１４に固定しているが、第１弁体５は作動軸１４
の外側に滑動可能に嵌合されている。第１弁体５
はつるまきばね８により左方向すなわち閉鎖方向
に押圧されているが、作動軸１４の先端に設けた
ストツパ９によつてそれ以上先方向へは移動しな
いようになつており、元方向へはばね８を圧縮す
ることにより移動可能となつている。

また、第３弁体６は第２出口通路４を挟んで第
２弁体７と対称的に固定されており、第３弁体６
が第２出口通路４に対して全開位置にあるときに
第２弁体７も全開位置にある。そしてこの状態で
は第１弁体５も第１出口通路３に対して全開位置
にあり、第１弁体５と第１出口通路３との間隔は
第２弁体７と第２出口通路４との間隔より小さく
構成されている。従つて作動軸１４が左方向へ移
動するときは、先ず第１弁体５が第１出口通路３
を閉止し、次いで第２弁体７と第２出口通路４を
絞るようになる。その後は第２出口通路４が完全
に閉止されるまで、第１弁体５はばね８を圧縮し
つつ第１出口通路３を閉止した位置に止まつてい
る。

次にこの位置から作動軸１４が右方向へ移動す
るときは、先ず第２弁体７が第２出口通路４を開
き、開き切つたときに第１弁体５が第１出口通路
３を開くようになる。そして第２出口通路４と第
１出口通路３が開き切つたのち更に作動軸１４が
右方向へ移動すると、今度は第３弁体６が第２出
口通路４を絞り、次いで第２出口通路４が閉止さ
れる。

以上のような、作動軸１４の移動量（リフト）
と弁の開度との関係の例を第２図に示す。

作動軸１４が最も左方にあるとき、すなわち第
１出口通路３および第２出口通路４がそれぞれ第
１弁体５および第２弁体７で閉じられているとき
のリフトを０とすると、リフトが増加するにつれ
て第２出口通路４の開度が０→ａのように増加す
る。以後リフトが増加すると、第２出口通路４が
開いたまま（ａ→ｅ）で第１出口通路３が開いて
ゆき（ｄ→ｅ），ｅ点に至つて両通路が同じよう
に全開する。さらにその後は第１出口通路３が開
放されたまま（ｅ→ｃ）第２出口通路４が第３弁
体６によつて絞られ、開度はｅ→ｆと減少する。

従つて、入口Ａの流量は０→ａ→ｂ→ｃのよう
に変化し、第２出口Ｂの流量は０→ａ→ｅ→ｆ、
また第１出口Ｃの流量は０→ｄ→ｅ→ｃのように
変化することになる。

これらのリフトと弁開度の関係は、第１弁体
５、第３弁体６および第２弁体７の間隔、位置お
よび形状を変え、また第１出口通路３および第２
出口通路４の径を変えることによつて異なつたも
のとすることができるから、使用する装置の能力
等に応じた最適の特性を有する流量調節弁を得る
ことができる。

上述のような電動式流量調節弁は、２つの系統
の蒸発器を有する冷凍設備における冷媒制御用の
膨張弁として用いることができるが、このような
使用例として自動車用の冷房設備に適用したもの
の回路図を第３図に示す。

１８は圧縮機、１９は凝縮器、２０はレシー
バ、１は本発明の電動式流量調節弁、１５は空気
吸入側蒸発器、１６は空気吐出側蒸発器、１７は
送風機である。冷媒は、流量調節弁１の入口Ａよ
り入り、第２出口Ｂからは吸入側蒸発器１５へ、
また第１出口Ｃからは吐出側蒸発器１６へと分配
供給される。２つの系統に別れた蒸発器１５およ
び１６を出た冷媒の温度は、入口冷媒温度ととも
にセンサで検出されて、コントローラ２１へ入力
される。コントローラ２１は冷媒の温度差（過熱
度）に対応して、アクチユエータ１０を作動させ
る制御信号を出力し、冷媒流量を変化させる。送
風機１７によつて送り込まれた空気は先ず吸入側
蒸発器１５によつて冷却され、次に吐出側蒸発器
１６によつてさらに冷却されるが、一般には吸入
側蒸発器１５の方の負荷が大きい。従つて吸入側
蒸発器１５による空気の冷却が不充分なとき吐出
側蒸発器１６でさらに冷却されることになり、そ
のために必要な冷媒量が第１出口Ｃから吐出側蒸
発器１６に供給されることになる。

これらの蒸発器１５，１６として、従来自動車
に搭載されていたたとえば24パスのコルゲートフ
イン型の蒸発器を、２つの系統に分割してそれぞ
れ12パスとしたものを使用すれば、狭い自動車室
内での冷房装置の容積を増加することなく高効率
の冷房装置に変えることができる。そしてエネル
ギー効率が高く、しかも冷房効率も一層改良され
た冷凍冷房システムが殆ど経済的負担のぞうかな
く実現できるようになつたのである。

発明の効果 本発明の新規な電動式流量調節弁は、冷凍装置
の蒸発器を２分割してそれぞれに負荷に応じた量
の冷媒を供給するのに適したものであり、これに
よつてコンパクトでエネルギー効率が高く、また
蒸発器の熱交換効率が良好な冷凍装置を構成する
ことが可能となつた。そして更に、冷媒用の膨張
弁としての利用に限らず、流体の分配量を制御す
る各種の用途に対しても好適に利用することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる電動式流量調節弁の構
造を示す断面図、第２図はその作動特性の例を示
すグラフである。第３図は本発明の電動式流量調
節弁を組み込んだ冷凍装置の例の回路図である。 １……電動式流量調節弁、３……第１出口通
路、４……第２出口通路、５……第１弁体、６…
…第３弁体、７……第２弁体、１０……モータ型
アクチユエータ、１５……吸入側蒸発器、１６…
…吐出側蒸発器、２１……コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体入口を有する弁室２の対向側壁に同一軸
   線に沿つて設けた第１出口通路３及び第２出口通
   路４を貫通する作動軸１４上に、第１出口通路３
   を閉鎖できるニードル形の第１弁体５を第１出口
   通路３に向けてばね付勢して摺動自在に嵌装着す
   るとともに、第２出口通路４を閉鎖できるニード
   ル形の第２弁体７を第１出口通路３及び第２出口
   通路４の非閉鎖時の第２弁体７と第２出口通路４
   との距離が第１弁体５と第１出口通路３との距離
   よりも大きい位置に第１弁体５と同じ向きに固定
   して形成し、更に作動軸１４の端部に形成したね
   じに滑動可能に嵌合したロータ１１を有するモー
   タ型アクチユエータ１０によつて作動軸１４が軸
   線方向に移動できるよう構成したことを特徴とす
   る電動式流量調節弁。