JPH07146033A - 感温式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性の良い感温式アクチュエータを提供す
ること。 【構成】 膨脹弁３は、冷媒蒸発器の出口配管に接触し
て取り付けられた感温部９とキャピラリチューブ２３で
連通されたガス制御筒２４を備える。このガス制御筒２
４には、略円筒状に設けられた活性炭２５が収納されて
いる。活性炭２５は、感温部９の圧力が伝達される感温
室１７、感温部９と感温室１７とを連通するキャピラリ
チューブ１０、感温部９、キャピラリチューブ２３、お
よびガス制御筒２４から成る密閉空間に封入された冷媒
ガスを飽和状態まで吸着する。活性炭２５に吸着された
冷媒ガスは、活性炭２５の両端面に取り付けられた一対
の電極２７を介して活性炭２５が通電されて発熱するこ
とにより、活性炭２５から脱離してガス制御筒２４内に
放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性炭に吸着されるガ
スの圧力変動を利用した感温式アクチュエータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、リヤクーラを装備した車両用空
調装置のように、１つの冷凍サイクルに複数の冷媒蒸発
器を備えた冷凍装置がある。このような冷凍装置では、
各冷媒蒸発器の上流に各々電磁弁等の開閉手段を設置す
る必要があるが、電磁弁を使用した場合にはコストが高
くなってしまう。そこで、本出願人は、外部からの電気
的な制御によって、各冷媒蒸発器の上流に設けられた膨
脹弁を全閉させることのできる冷凍装置を出願した（出
願日：平成５年４月２３日、特願平５−９８１７４
号）。

【０００３】この冷凍装置は、内部に活性炭を収納した
ガス制御筒と、このガス制御筒を加熱する電気ヒータと
を備え、ガス制御筒が膨脹弁の感温筒と連通して設けら
れている。活性炭は、加熱されると、ガス吸着量が減少
してガスを放出する。従って、電気ヒータがＯＦＦの時
は、感温筒内のガスが活性炭に吸着されて、感温筒の内
部圧力が低下することから、膨脹弁内のダイヤフラムに
作用する圧力低下に伴って膨脹弁が全閉する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、先願の冷凍
装置は、活性炭からガスを脱離させて膨脹弁を開弁させ
る時に、活性炭を収納するガス制御筒を電気ヒータで加
熱して行なう。従って、活性炭は外部から内部へ徐々に
熱が伝達されて加熱されることになるため、活性炭全体
が均一に加熱されるまでに時間がかかり、活性炭からの
ガスの脱離が不均一で遅くなる。その結果、膨脹弁が開
弁するまでの応答性が低下する。また、電気ヒータの使
用によってコストの上昇を招くという問題もある。本発
明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的
は、応答性の良い感温式アクチュエータを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、内部にガスが封入されたガス封入室と、
このガス封入室に収容されて、前記ガスを吸着すること
のできる活性炭と、この活性炭を通電して発熱させる通
電手段と、前記活性炭のガス吸着量に応じて変動する前
記ガス封入室の内部圧力が伝達されて、その内部圧力の
変動に応じて作動する作動部とを備えたことを技術的手
段とする。

【０００６】

【作用】上記構成より成る本発明の感温式アクチュエー
タは、ガス封入室の内部圧力が伝達される作動部が、ガ
ス封入室の内部圧力の変動に応じて作動する。そのガス
封入室の内部圧力は、ガス封入室に封入されたガスが活
性炭に吸着されることにより低下し、ガスが活性炭より
脱離して活性炭より放出されることで上昇する。活性炭
は、通電手段により通電されて発熱すると、ガスの吸着
量が減少する。従って、活性炭への通電、および通電停
止に伴ってガス封入室の内部圧力が変動し、その内部圧
力の変動に応じて作動部が作動することになる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の感温式アクチュエータを適用
した膨脹弁の一実施例を図１および図２に基づいて説明
する。図１は膨脹弁の断面図である。本実施例は、リヤ
クーラを有する車両用空調装置の冷凍サイクル１に適用
される。冷凍サイクル１は、図２に示すように、フロン
ト用冷媒蒸発器２ａとリヤ用冷媒蒸発器２ｂとが並列に
接続されて、各冷媒蒸発器２ａ、２ｂに対応して設けら
れた膨脹弁３（図１参照）、冷媒圧縮機４、冷媒凝縮器
５、レシーバ６とともに冷媒配管７によって接続されて
いる。

【０００８】本実施例の膨脹弁３は、冷媒蒸発器２ａ、
２ｂの上流に配される弁本体８、冷媒蒸発器２ａ、２ｂ
の出口配管７ａに接触して取り付けられる感温部９、弁
本体８と感温部９とを接続するキャピラリチューブ１
０、および膨脹弁３の開閉を制御する開閉制御手段（後
述する）を備える。

【０００９】弁本体８は、冷媒通路１１が形成された弁
ハウジング１２、感温部９内の圧力変動に応じて変位す
るダイヤフラム１３、このダイヤフラム１３の変位に連
動する弁体１４（本発明の作動部）、弁体１４を付勢す
るスプリング１５等より構成される。

【００１０】弁ハウジング１２には、レシーバ６より導
かれた冷媒が流入する流入ポート１２ａ、減圧された冷
媒が流出する流出ポート１２ｂが設けられ、流入ポート
１２ａから流出ポート１２ｂに至る冷媒通路１１の途中
に絞り部１２ｃが設けられている。冷媒通路１１は、そ
の上流端（流入ポート１２ａ）から絞り部１２ｃまでの
高圧側通路１１ａと、絞り部１２ｃから下流端（流出ポ
ート１２ｂ）までの低圧側通路１１ｂとが略直角を成す
ように形成されている。

【００１１】ダイヤフラム１３は、ステンレスの薄板よ
り成り、弁ハウジング１２の上部に、弁ハウジング１２
と蓋体１６との間に挟持されて、蓋体１６との間に感温
部９内の圧力が伝達される感温室１７を形成するととも
に、弁ハウジング１２との間に低圧側通路１１ｂと連通
する均圧室１８を形成する。蓋体１６は、その中央部に
キャピラリチューブ１０が接続されて、弁ハウジング１
２のかしめ部１２ｄによってかしめ固定されている。

【００１２】弁体１４は、絞り部１２ｃの下流側に配さ
れて、ダイヤフラム１３の下面（均圧室１８側）に密着
して固定されたストッパ１９と、このストッパ１９に接
続された３本の作動棒２０と、作動棒２０に連結された
弁受け部材２１とを介してダイヤフラム１３の変位が伝
達される。

【００１３】ストッパ１９は、感温室１７の圧力が上昇
してダイヤフラム１３の変位量（図１の下側への変位）
が一定の値に達すると、弁ハウジング１２に当接して、
ダイヤフラム１３がそれ以上変位しないように変位量を
規制する。

【００１４】作動棒２０は、弁ハウジング１２に形成さ
れた貫通孔（図示しない）に若干の隙間を有して挿通さ
れている。貫通孔は、均圧室１８と低圧側通路１１ｂと
を連通するように形成されている。従って、均圧室１８
には、貫通孔と作動棒２０との隙間を通って、低圧側圧
力が作用する。

【００１５】スプリング１５は、一端が弁受け部材２１
に係止されて、他端が低圧側通路１１ｂ内に螺着された
調節ねじ２２に係止され、絞り部１２ｃの開度が小さく
なる方向（図１の上方）へ弁体１４を付勢する。従っ
て、弁体１４は、感温室１７の圧力が、スプリング１５
の付勢力と低圧側圧力との合計圧力と釣り合った位置に
変位することになる。調節ねじ２２は、弁ハウジング１
２に対する取付け位置に応じて、スプリング１５の取付
け荷重を調節するものである。

【００１６】感温部９は、螺旋状に巻回されたキャピラ
リチューブ９ａと、このキャピラリチューブ９ａの外周
を覆う外筒９ｂより成り、この外筒９ｂが冷媒蒸発器２
ａ、２ｂの出口配管７ａに接触した状態で固定されてい
る。キャピラリチューブ９ａは、キャプラリチューブ１
０と連続する１本の細管で形成されている。

【００１７】開閉制御手段は、キャピラリチューブ２３
によって感温部９（キャピラリチューブ９ａ）と連通さ
れたガス制御筒２４、このガス制御筒２４に収納された
活性炭２５、活性炭２５を通電するための通電手段（後
述する）より構成される。

【００１８】ガス制御筒２４は、銅またはアルミニウム
等の金属製で円筒状を呈し、その端部がかしめ（または
溶接）られて密閉され、その内面には、ＰＰＴ、ＡＢＳ
等の樹脂絶縁層２６が全面に設けられている。このガス
制御筒２４、キャピラリチューブ２３、感温部９（キャ
ピラリチューブ９ａ）、キャピラリチューブ１０、およ
び感温室１７から成る密閉空間（本発明のガス封入室）
には、真空脱気した後、冷媒ガスが封入されている。

【００１９】活性炭２５は、略円柱体に設けられ、常温
において、密閉空間に封入された冷媒ガスを飽和状態も
しくはそれに近い状態まで吸着している。なお、活性炭
２５が冷媒ガスを吸着した状態では、密閉空間の内部圧
力、すなわち感温室１７の圧力がスプリング１５の付勢
力より小さくなる。その結果、ダイヤフラム１３が感温
室１７側（図１上方）へ押し上げられることにより、そ
のダイヤフラム１３と連動する弁体１４が絞り部１２ｃ
を全閉する。

【００２０】通電手段は、ガス制御筒２４内で活性炭２
５の両端面に接触して配置された一対の電極２７、この
電極２７と電気的に接続された一対の端子２８、この端
子２８に接続された電気配線２９より成る。電極２７
は、銅合金等の導電性を有する金属円板から成る。な
お、電極２７には、冷媒ガスを通すための貫通孔が複数
設けられている。

【００２１】端子２８は、電極２７の外側でガス制御筒
２４の筒壁を貫通して取り付けられており、一端側がガ
ス制御筒２４の内部で電極２７と接触して設けられ、他
端側がガス制御筒２４の外部で電気配線２９に接続され
ている。なお、端子２８は、ガス制御筒２４との間に樹
脂絶縁層２６が介在されることで、ガス制御筒２４との
導通が防止されるとともに、ガス制御筒２４内の冷媒ガ
スが漏れない様に取り付けられている。電気配線２９
は、直流電源（図示しない）に接続されて、図示しない
スイッチをＯＮすることにより、端子２８を導通する。

【００２２】次に、本実施例の作動を説明する。今、ス
イッチがＯＦＦされている時は、活性炭２５が常温を維
持することで、密閉空間に封入された冷媒ガスが活性炭
２５に吸着される。このため、感温室１７の圧力が減少
して膨脹弁３が全閉することにより、冷媒の流れが停止
する。

【００２３】つぎに、スイッチをＯＮして端子２８を導
通し、電極２７間に電圧を印加する。この時、活性炭２
５は、導電性を有する抵抗体であることから、電極２７
を介して通電されることにより発熱する。この活性炭２
５の発熱によって活性炭２５のガス吸着量が急激に減少
するため、それまで活性炭２５に吸着されていた冷媒ガ
スが活性炭２５から脱離して、ガス制御筒２４内に放出
される。これにより、ガス制御筒２４内の圧力が急激に
上昇し、その圧力変動が、各キャピラリチューブ２３、
９ａ、１０を介して感温室１７に伝達される。この結
果、それまで絞り部１２ｃを閉じていた弁体１４が絞り
部１２ｃを開き、感温室１７に作用する圧力が、スプリ
ング１５の付勢力と低圧側圧力との合計圧力と釣り合っ
た位置まで変位する。

【００２４】開弁後は、冷媒蒸発器２ａまたは冷媒蒸発
器２ｂの出口配管７ａを流れる冷媒の温度を感温部９で
感知し、その冷媒温度に相応する圧力が感温室１７に伝
達されて、冷媒蒸発器２ａまたは冷媒蒸発器２ｂの出口
配管７ａを流れる冷媒の過熱度が一定となるように弁開
度が調節される。このように、本実施例では、活性炭２
５を通電して発熱させることにより、活性炭２５の温度
上昇が均一的で短時間に行なわれるため、活性炭２５か
らの冷媒ガスの脱離が短時間に行なわれる。その結果、
冷媒ガスの圧力変動が短時間で行なわれることになり、
膨脹弁３が開弁するまでの応答性を向上させることがで
きる。

【００２５】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
３は第２実施例に係わる膨脹弁３の断面図である。本実
施例の膨脹弁３は、ダイヤフラム１３との間で感温室１
７を形成する金属ケース３０を備え、この金属ケース３
０の内部にスペーサ３１、活性炭２５、ＰＴＣサーミス
タ３２（正温度係数サーミスタ）等が収納されている。
金属ケース３０は、キャピラリチューブ１０によって感
温部９と接続されて、感温室１７、キャピラリチューブ
１０、感温部９（キャピラリチューブ９ａ）によって密
閉空間（本発明のガス封入室）を形成する。この密閉空
間には、第１実施例と同様に、冷媒ガスが封入されてい
る。

【００２６】スペーサ３１は、銅合金等の導電性金属体
から成り、冷媒の通気を妨げない程度の微少な隙間を有
して金属ケース３０の内部に挿入保持されている。活性
炭２５は、スペーサ３１の上部に接触して配されて、密
閉空間に封入された冷媒ガスを飽和状態まで吸着してい
る。この活性炭２５は、その側面が金属ケース３０の内
壁面と接触するのを防止するために、外周側面が樹脂絶
縁層２６によって覆われている。なお、金属ケース３０
は、アースされている。

【００２７】ＰＴＣサーミスタ３２は、活性炭２５の上
面に電極２７を介して配置され、ＰＴＣサーミスタ３２
の上部に配されたスプリング３３によって電極２７に押
し付けられている。スプリング３３は金属ケース３０に
固定されたボルト３４に係止されている。ＰＴＣサーミ
スタ３２のリード線３２ａは、スプリング３３の中央部
を通り、さらにボルト３４の内部を貫通して外部へ取り
出され、スイッチ３５の固定接点３５ａに接続されてい
る。スイッチ３５の可動接点３５ｂは、直流電源３６に
接続されている。

【００２８】なお、ＰＴＣサーミスタ３２のリード線３
２ａは、ボルト３４が導電性を有する金属体である場合
は、被覆コードが使用されてボルト３４と電気的に絶縁
される。但し、ボルト３４が絶縁体である場合は、必ず
しも被覆コードを使用する必要はない。また、リード線
３２ａとボルト３４との間は完全密閉されており、金属
ケース３０とボルト３４との間もＰＴねじにより完全密
閉されて、冷媒ガスが外部に漏れない構造となってい
る。

【００２９】次に、本実施例の作動を説明する。今、ス
イッチ３５がＯＦＦされている場合は、活性炭２５が常
温を維持することで、密閉空間に封入された冷媒ガスが
活性炭２５に吸着される。このため、感温室１７の圧力
が減少して膨脹弁３が全閉することにより、冷媒の流れ
が停止する。

【００３０】つぎに、スイッチ３５をＯＮすると、ＰＴ
Ｃサーミスタ３２および電極２７を介して、活性炭２５
の上面に通電される。一方、活性炭２５の下面に接触す
るスペーサ３１が、アースされた金属ケース３０と接触
していることから、活性炭２５の上面と下面との間に電
圧が加わる。この結果、活性炭２５が発熱して冷媒ガス
が放出され、感温室１７の圧力が急上昇することによ
り、ダイヤフラム１３が押し下げられて、ダイヤフラム
１３の変位に連動する弁体１４が絞り部１２ｃを開口す
る。

【００３１】ここで、ＰＴＣサーミスタ３２は、材料組
成により任意に設定したスイッチング温度（抵抗急変温
度）を有する。つまり、設定されたスイッチング温度以
上では、電気抵抗が急激に増加する。従って、活性炭２
５が、発熱によってＰＴＣサーミスタ３２のスイッチン
グ温度まで温度上昇すると、ＰＴＣサーミスタ３２の電
気抵抗が急上昇するため、電圧が一定であれば、活性炭
２５に流れる電流が微少となり、活性炭２５の発熱が抑
えられることになる。これにより、活性炭２５の発熱
は、ＰＴＣサーミスタ３２のスイッチング温度により制
御可能となる。なお、ＰＴＣサーミスタ３２を使用する
代わりに、設定温度によりＯＮ／ＯＦＦ作動する感温リ
ードスイッチや、バイメタル等による制御でも良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の感温式アクチュエータは、活性
炭を通電して発熱させることにより、活性炭の温度上昇
が均一で短時間に行なわれる。このため、活性炭を収納
する容器を外部から加熱する従来装置と比較して、ガス
の圧力変動が短時間で行なわれるため、作動部を作動さ
せるまでの応答性が向上する。また、本発明では、電気
ヒータ等の加熱手段を使用しないことから、コストダウ
ンを図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る膨脹弁の断面図である。

【図２】車両用空調装置の冷凍サイクル図である。

【図３】第２実施例に係わる膨脹弁の断面図である。

【符号の説明】

３ 膨脹弁（感温式アクチュエータ） ９ａ キャピラリチューブ（ガス封入室） １０ キャピラリチューブ（ガス封入室） １４ 弁体（作動部） １７ 感温室（ガス封入室） ２３ キャピラリチューブ（ガス封入室） ２４ ガス制御筒（ガス封入室） ２５ 活性炭 ２７ 電極（通電手段） ２８ 端子（通電手段） ２９ 電気配線（通電手段） ３２ ＰＴＣサーミスタ（通電手段・第２実施例） ３５ スイッチ（通電手段・第２実施例）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にガスが封入されたガス封入室と、 このガス封入室に収容されて、前記ガスを吸着すること
   のできる活性炭と、 この活性炭を通電して発熱させる通電手段と、 前記活性炭のガス吸着量に応じて変動する前記ガス封入
   室の内部圧力が伝達されて、その内部圧力の変動に応じ
   て作動する作動部とを備えた感温式アクチュエータ。