JPH0762572B2 - 温度膨張弁 - Google Patents
温度膨張弁Info
- Publication number
- JPH0762572B2 JPH0762572B2 JP2418150A JP41815090A JPH0762572B2 JP H0762572 B2 JPH0762572 B2 JP H0762572B2 JP 2418150 A JP2418150 A JP 2418150A JP 41815090 A JP41815090 A JP 41815090A JP H0762572 B2 JPH0762572 B2 JP H0762572B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- expansion valve
- valve
- temperature expansion
- pressure
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/15—Hunting, i.e. oscillation of controlled refrigeration variables reaching undesirable values
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、冷凍システムにおい
て蒸発器に供給する冷媒流量の制御と冷媒の減圧の目的
に用いる温度膨脹弁に関する。
て蒸発器に供給する冷媒流量の制御と冷媒の減圧の目的
に用いる温度膨脹弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられている冷凍システムは
第３図に示すように、温度膨脹弁３は、冷凍システムの
熱交換器である凝縮器１と蒸発器２の中間に配置され、
蒸発器２に供給する冷媒を減圧し、蒸発器２内の冷媒蒸
発を容易にする機能と蒸発器内に流れ込む冷媒流量の制
御の機能をあわせもっている。冷媒流量の制御は蒸発器
出口における過熱蒸発温度と蒸発温度との差に基づく過
熱度信号によるフィードバックにより行っており、実際
の温度膨脹弁の制御は、設定過熱度と実際の過熱度との
偏差によって弁開度の調節が行われる。
第３図に示すように、温度膨脹弁３は、冷凍システムの
熱交換器である凝縮器１と蒸発器２の中間に配置され、
蒸発器２に供給する冷媒を減圧し、蒸発器２内の冷媒蒸
発を容易にする機能と蒸発器内に流れ込む冷媒流量の制
御の機能をあわせもっている。冷媒流量の制御は蒸発器
出口における過熱蒸発温度と蒸発温度との差に基づく過
熱度信号によるフィードバックにより行っており、実際
の温度膨脹弁の制御は、設定過熱度と実際の過熱度との
偏差によって弁開度の調節が行われる。
【０００３】この温度膨脹弁３は第４図イ，ロのように
構成されている。即ち、上記信号を弁開度に変換するパ
ワーエレメント部４には、ダイヤフラム５の下部に均圧
管６により蒸発器の出口の圧力と均圧している蒸発圧力
に相当する圧力と調整ばね７による力を加えている。一
方、グイヤフラム上部には蒸発器の出口の蒸発温度と熱
平衡にある感温筒８の内容物による圧力を加える。この
感温筒の内容物の圧力は、冷凍システムの冷媒と同じ気
液平衡温度特性をもつ流体の圧力であリ、更にこの流体
の他に窒素などの膨脹弁の作動温度では液状に凝縮しな
い気体をパワーエレメント内に内部ばねとして加えてい
る。このようなダイヤフラム下部からの圧力と上部から
の圧力の圧力差と調整ばねの力の釣合によって弁開度は
定まる。
構成されている。即ち、上記信号を弁開度に変換するパ
ワーエレメント部４には、ダイヤフラム５の下部に均圧
管６により蒸発器の出口の圧力と均圧している蒸発圧力
に相当する圧力と調整ばね７による力を加えている。一
方、グイヤフラム上部には蒸発器の出口の蒸発温度と熱
平衡にある感温筒８の内容物による圧力を加える。この
感温筒の内容物の圧力は、冷凍システムの冷媒と同じ気
液平衡温度特性をもつ流体の圧力であリ、更にこの流体
の他に窒素などの膨脹弁の作動温度では液状に凝縮しな
い気体をパワーエレメント内に内部ばねとして加えてい
る。このようなダイヤフラム下部からの圧力と上部から
の圧力の圧力差と調整ばねの力の釣合によって弁開度は
定まる。
【０００４】この膨脹弁の基本的制御機能に加えて蒸発
器の熱負荷が減少し、過熱蒸気の温度が低下したときは
感温筒の圧力を急速に低下させ、弁開度を急速に絞り、
逆に蒸発器の熱負荷が増加し、過熱蒸気温度が上昇した
ときは感温筒の圧力上昇を緩慢にし弁をゆっくり開く。
即ち過熱度低下時と過熱度上昇時の温度膨脹弁の応答特
性を、前者は敏感に、後者は鈍感にする機能を付与する
ことが行われている。
器の熱負荷が減少し、過熱蒸気の温度が低下したときは
感温筒の圧力を急速に低下させ、弁開度を急速に絞り、
逆に蒸発器の熱負荷が増加し、過熱蒸気温度が上昇した
ときは感温筒の圧力上昇を緩慢にし弁をゆっくり開く。
即ち過熱度低下時と過熱度上昇時の温度膨脹弁の応答特
性を、前者は敏感に、後者は鈍感にする機能を付与する
ことが行われている。
【０００５】この機能付与の目的は、冷凍システムにお
ける蒸発器への冷媒供給が過剰、不足、……を短い周期
で繰り返すというハンチング現象を防止するためであ
り、このハンチングが生じると冷凍システム全体の能力
を減ずると共に、圧縮機への液戻りなど圧縮機に悪影響
を及ぼすものである。
ける蒸発器への冷媒供給が過剰、不足、……を短い周期
で繰り返すというハンチング現象を防止するためであ
り、このハンチングが生じると冷凍システム全体の能力
を減ずると共に、圧縮機への液戻りなど圧縮機に悪影響
を及ぼすものである。
【０００６】このハンチングの要因としては、蒸発器の
基本構造、冷媒回路の配管の仕方、温度膨脹弁の使用方
法、また熱負荷とのバランスなど諸要因がある。これ等
の生ずる原因が潜在的に存在してもそれを軽減し、また
解消させる簡易な手段として、上記の方法が採用されて
きたものである。
基本構造、冷媒回路の配管の仕方、温度膨脹弁の使用方
法、また熱負荷とのバランスなど諸要因がある。これ等
の生ずる原因が潜在的に存在してもそれを軽減し、また
解消させる簡易な手段として、上記の方法が採用されて
きたものである。
【０００７】この方法としては温度膨脹弁のパワーエレ
メントを構成する感温筒８の内部に過熱度が増加すると
き弁の開く速度を遅延させ、過熱度が急速に現象した場
合には、急速に弁開度を絞り、液戻りを防止する機能を
果たす吸収材を充填する。即ち、吸収材は冷凍システム
にける温度膨脹弁の過熱度応答性を一次遅れ近似で示す
時、過熱度増加時は時定数を大きく、過熱度減少時は時
定数を小さくするように機能させる。過熱度が減少して
急に弁を絞り、蒸発器への冷媒供給量が減少し、その結
果、過熱度が増加しても弁は急速に開かないので蒸発器
への冷媒供給量は急激に増加することはない。
メントを構成する感温筒８の内部に過熱度が増加すると
き弁の開く速度を遅延させ、過熱度が急速に現象した場
合には、急速に弁開度を絞り、液戻りを防止する機能を
果たす吸収材を充填する。即ち、吸収材は冷凍システム
にける温度膨脹弁の過熱度応答性を一次遅れ近似で示す
時、過熱度増加時は時定数を大きく、過熱度減少時は時
定数を小さくするように機能させる。過熱度が減少して
急に弁を絞り、蒸発器への冷媒供給量が減少し、その結
果、過熱度が増加しても弁は急速に開かないので蒸発器
への冷媒供給量は急激に増加することはない。
【０００８】このようにして冷凍システムにハンチング
を生ずる危険性が内在していても、その発生を実質的に
防止できるようにしている。なお、過熱度減少時の応答
性を緩慢にする方法をとらないのは、温度膨脹弁は蒸発
器に過剰な冷媒を供給し続け、圧縮機に液戻りを生じさ
せるということを防止しなければならないからである。
を生ずる危険性が内在していても、その発生を実質的に
防止できるようにしている。なお、過熱度減少時の応答
性を緩慢にする方法をとらないのは、温度膨脹弁は蒸発
器に過剰な冷媒を供給し続け、圧縮機に液戻りを生じさ
せるということを防止しなければならないからである。
【０００９】上記の吸収材による膨脹弁のハンチング防
止付加特性は簡単な方法によって大きな効果が上げられ
るという理由で広く温度膨脹弁の感温筒に付与されてき
ており、その吸収材としては一定の熱容量をもつ伝熱特
性の悪い断熱材アスベスト１１が用いられてきた。
止付加特性は簡単な方法によって大きな効果が上げられ
るという理由で広く温度膨脹弁の感温筒に付与されてき
ており、その吸収材としては一定の熱容量をもつ伝熱特
性の悪い断熱材アスベスト１１が用いられてきた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記吸収材としてのア
スベストは、それを構成する無機繊維が人間の肺に入り
発癌原因になる恐れがあり、健康上の理由からこれを用
いることに制限がある。
スベストは、それを構成する無機繊維が人間の肺に入り
発癌原因になる恐れがあり、健康上の理由からこれを用
いることに制限がある。
【００１１】一方、このパワーエレメントの弁開閉のた
めの駆動力は、この部分に充填されている流体の圧力で
あるから、この圧力源である流体を収納する空間は、ダ
イヤフラムの上部空間に比して感温筒の部分空間が充分
大きくなければならない。即ち、弁開閉のための力を伝
達するに当たり、ダイヤフラムが変形するからその変形
によってパワーエレメント部の体積が変動する。この体
積変動の影響を無視できる程度に抑えるには、感温筒容
積を大きくとらなければならない。
めの駆動力は、この部分に充填されている流体の圧力で
あるから、この圧力源である流体を収納する空間は、ダ
イヤフラムの上部空間に比して感温筒の部分空間が充分
大きくなければならない。即ち、弁開閉のための力を伝
達するに当たり、ダイヤフラムが変形するからその変形
によってパワーエレメント部の体積が変動する。この体
積変動の影響を無視できる程度に抑えるには、感温筒容
積を大きくとらなければならない。
【００１２】しかしながら、ハンチング防止機能をより
効果的に発揮させるには、過熱度が増加する時、弁の開
く速度をより遅延させる必要があり、その為にアスベス
トを感温筒内に多量に入れる必要があり、感温筒内の空
間が減少し、パワーエレメントの弁開閉のための駆動力
が減少する欠点があった。
効果的に発揮させるには、過熱度が増加する時、弁の開
く速度をより遅延させる必要があり、その為にアスベス
トを感温筒内に多量に入れる必要があり、感温筒内の空
間が減少し、パワーエレメントの弁開閉のための駆動力
が減少する欠点があった。
【００１３】それに対応するため、感温筒容積を必要以
上に大きくとることは、設置スペース及びコスト等の面
から問題を生ずることとなる。
上に大きくとることは、設置スペース及びコスト等の面
から問題を生ずることとなる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来のも
のの欠点を解消するため、温度膨脹弁の感温部における
金属製筒状部の内部にシリカ・カルシウムよりなるセラ
ミック焼結材を配置し、温度に応じて圧力変化するガス
を封入したものであり、更にそのセラミック焼結材のシ
リカ質とカルシウム質の化学成分の質量比を、シリカ質
４８〜５４％、カルシウム質４３〜４７％としたもので
あり、それによりアスベスト公害を発生させず、弁作動
時にハンチングを生じないようにしたものである。
のの欠点を解消するため、温度膨脹弁の感温部における
金属製筒状部の内部にシリカ・カルシウムよりなるセラ
ミック焼結材を配置し、温度に応じて圧力変化するガス
を封入したものであり、更にそのセラミック焼結材のシ
リカ質とカルシウム質の化学成分の質量比を、シリカ質
４８〜５４％、カルシウム質４３〜４７％としたもので
あり、それによりアスベスト公害を発生させず、弁作動
時にハンチングを生じないようにしたものである。
【００１５】
【作用】本発明は上記のように構成したので、温度膨脹
弁の感温筒温度を高い温度に変えた時、弁開方向時定数
が大きくなり、ハンチングが防止される。また感温筒温
度を低い温度に変えた時、弁閉方向時定数が小さくな
り、液バックが防止される。
弁の感温筒温度を高い温度に変えた時、弁開方向時定数
が大きくなり、ハンチングが防止される。また感温筒温
度を低い温度に変えた時、弁閉方向時定数が小さくな
り、液バックが防止される。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。
【００１７】第１図イ，ロに示すように感温筒１２内に
はシリカ質・カルシウム質よりなるセラミック焼結材１
６を入れ、両側を８０メッシュの黄銅網１３で支持し、
さらに封入導管１４とキヤピラリチューブ１５をあてて
固定する。このセラミック焼結材のシリカ質とカルシウ
ム質の化学成分の重量比をシリカ質４８〜５４％、カル
シウム質４３〜４７％の範囲内とする。このような吸収
材を用いた本発明をアスベストを用いた従来のものと比
較すると以下に示すような結果が得られる。
はシリカ質・カルシウム質よりなるセラミック焼結材１
６を入れ、両側を８０メッシュの黄銅網１３で支持し、
さらに封入導管１４とキヤピラリチューブ１５をあてて
固定する。このセラミック焼結材のシリカ質とカルシウ
ム質の化学成分の重量比をシリカ質４８〜５４％、カル
シウム質４３〜４７％の範囲内とする。このような吸収
材を用いた本発明をアスベストを用いた従来のものと比
較すると以下に示すような結果が得られる。
【００１８】比較する従来の温度膨脹弁と本発明の温度
膨脹弁の具体的実施例は以下のとおりである。
膨脹弁の具体的実施例は以下のとおりである。
【００１９】（１）従来の温度膨脹弁 感温筒８は外径１２．７ｍｍ、長さ８０ｍｍの銅管を用
いる。この銅管内に長さ３０ｍｍ、巾８ｍｍ、厚さ６ｍ
ｍのアスベストを入れる。このアスベストは板よりプレ
スにて抜き、あらかじめ５００℃の真空乾燥炉内に置い
て、水分、吸着ガスを充分除去したものであり、感温筒
内容積に占める割合は２４％である。ダイヤフラムの上
部空間からキャピラリー感温筒に至るパワーエレメント
部内に凝縮性ガスと非凝縮性ガスの混合ガスを所定量封
入して製作した。
いる。この銅管内に長さ３０ｍｍ、巾８ｍｍ、厚さ６ｍ
ｍのアスベストを入れる。このアスベストは板よりプレ
スにて抜き、あらかじめ５００℃の真空乾燥炉内に置い
て、水分、吸着ガスを充分除去したものであり、感温筒
内容積に占める割合は２４％である。ダイヤフラムの上
部空間からキャピラリー感温筒に至るパワーエレメント
部内に凝縮性ガスと非凝縮性ガスの混合ガスを所定量封
入して製作した。
【００２０】（２）本発明の温度膨脹弁 感温筒１２は外径１２．７ｍｍ、長さ８０ｍｍの銅管を
用いる。この銅管内に長さ３０ｍｍ、巾８ｍｍ、厚さ６
ｍｍのシリカ質カルシウム質よりなるセラミック焼結材
１６を入れ、両側を８０メッシュの黄銅網１３で支持
し、更に封入導管１４とキャピラリチューブ１５を当て
て固定する。
用いる。この銅管内に長さ３０ｍｍ、巾８ｍｍ、厚さ６
ｍｍのシリカ質カルシウム質よりなるセラミック焼結材
１６を入れ、両側を８０メッシュの黄銅網１３で支持
し、更に封入導管１４とキャピラリチューブ１５を当て
て固定する。
【００２１】このセラミック焼結材は下記の表１に示す
商品名のものを用い、あらかじめ５００℃の真空乾燥炉
内に置いて、水分、吸着ガスを充分除去したものであ
リ、感温筒内容積に占める割合は２４％である。パワー
エレメント内には凝縮性ガスと非凝縮性ガスの混合ガス
を所定量封入して製作した。
商品名のものを用い、あらかじめ５００℃の真空乾燥炉
内に置いて、水分、吸着ガスを充分除去したものであ
リ、感温筒内容積に占める割合は２４％である。パワー
エレメント内には凝縮性ガスと非凝縮性ガスの混合ガス
を所定量封入して製作した。
【００２２】
【表１】
【００２３】上記（１）及び（２）の膨脹弁を用い、時
定数特性のテストを行った結果を第２図イ、ロに示す。
時定数特性とは感温筒温度を急激に変えた時の膨脹弁出
口圧力の変化を時間と共に示したもので、全変化量の６
３．２％を時定数と定義する。図中点線は従来の温度膨
脹弁の時定数特性を示し、実線は本発明の温度膨脹弁の
時定数特性を示す。尚、感温筒の変化温度はＲ５０２冷
凍システムで一般に使用される蒸発温度−２０℃と−３
５℃にて行った。
定数特性のテストを行った結果を第２図イ、ロに示す。
時定数特性とは感温筒温度を急激に変えた時の膨脹弁出
口圧力の変化を時間と共に示したもので、全変化量の６
３．２％を時定数と定義する。図中点線は従来の温度膨
脹弁の時定数特性を示し、実線は本発明の温度膨脹弁の
時定数特性を示す。尚、感温筒の変化温度はＲ５０２冷
凍システムで一般に使用される蒸発温度−２０℃と−３
５℃にて行った。
【００２４】このグラフから明らかなように、両者の弁
閉方向時定数は共に７秒と小さく、液バック防止に効果
的な特性を示した。また弁開方向時定数は、従来のもの
は５６秒であるのに対し、本発明のものは１２４秒と大
きな値を示した。感温筒温度を高い温度に変えた時を弁
開方向と呼び、弁開方向時定数の値が大きいほどハンチ
ング防止に効果的である。また感温筒温度を低い温度に
変えた時を弁閉方向と呼び、弁閉方向時定数の値が小さ
いほど液バック防止に良いことから、本発明の温度膨脹
弁は、特にハンチング防止に対し、より効果的な時定数
特性を有することがわかる。
閉方向時定数は共に７秒と小さく、液バック防止に効果
的な特性を示した。また弁開方向時定数は、従来のもの
は５６秒であるのに対し、本発明のものは１２４秒と大
きな値を示した。感温筒温度を高い温度に変えた時を弁
開方向と呼び、弁開方向時定数の値が大きいほどハンチ
ング防止に効果的である。また感温筒温度を低い温度に
変えた時を弁閉方向と呼び、弁閉方向時定数の値が小さ
いほど液バック防止に良いことから、本発明の温度膨脹
弁は、特にハンチング防止に対し、より効果的な時定数
特性を有することがわかる。
【００２５】また、感温筒温度に対する膨脹弁出口圧力
を示す空気特性については、従来のものと本発明のもの
とはほぼ同等の高い特性を示した。一方、Ｒ５０２冷凍
ショーケースに温度膨脹弁を取付け、実機にてテストを
行いハンチング特性を比較すると、上記従来の温度膨脹
弁を用いたもののハンチング特性は、蒸発器出口圧力に
おいて約０．２５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力ハンチングが発
生し、過熱度が１０Ｄｅｇ温度ハンチングを生じ、約２
時間運転しても収束しないのに対し、本発明の温度膨脹
弁については蒸発器出口圧力のハンチングはなく、また
過熱度のハンチングも運転開始３０分後には収束して安
定した制御特性を示し、ハンチング防止に効果的である
ことが確認された。
を示す空気特性については、従来のものと本発明のもの
とはほぼ同等の高い特性を示した。一方、Ｒ５０２冷凍
ショーケースに温度膨脹弁を取付け、実機にてテストを
行いハンチング特性を比較すると、上記従来の温度膨脹
弁を用いたもののハンチング特性は、蒸発器出口圧力に
おいて約０．２５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力ハンチングが発
生し、過熱度が１０Ｄｅｇ温度ハンチングを生じ、約２
時間運転しても収束しないのに対し、本発明の温度膨脹
弁については蒸発器出口圧力のハンチングはなく、また
過熱度のハンチングも運転開始３０分後には収束して安
定した制御特性を示し、ハンチング防止に効果的である
ことが確認された。
【００２６】
【発明の効果】本発明は上記のように構成し作用するの
で、感温筒内の吸収材としてアスベストを使用する必要
がなく、特に製作時のアスベスト公害の問題を解決する
ことができ、また感温筒の大きさを大きくして空間率を
確保しなくても、ハンチング防止の機能を充分満足する
ことができるので、小型で低コストの温度膨脹弁を得る
ことができる。
で、感温筒内の吸収材としてアスベストを使用する必要
がなく、特に製作時のアスベスト公害の問題を解決する
ことができ、また感温筒の大きさを大きくして空間率を
確保しなくても、ハンチング防止の機能を充分満足する
ことができるので、小型で低コストの温度膨脹弁を得る
ことができる。
【図１】本発明の温度膨脹弁の断面図である。
【図２】本発明の温度膨脹弁と従来のものとの性能比較
図である。
図である。
【図３】従来より用いられている温度膨脹弁を用いた冷
凍システム構成図である。
凍システム構成図である。
【図４】従来の温度膨脹弁の断面図である。
４ パワーエレメント ５ ダイヤフラム ６ 均圧管 ７ 調整ばね １２ 感温筒 １３ 黄銅網 １４ 封入導管 １５ キャピラリチューブ １６ セラミック焼結材
Claims (3)
- 【請求項１】 温度膨脹弁の感温部における金属製筒状
部の内部にシリカ・カルシウムよりなるセラミック焼結
材を配置し、温度に応じて圧力変化するガスを封入した
ことを特徴とする温度膨脹弁。 - 【請求項２】 セラミック焼結材のシリカ質とカルシウ
ム質の化学成分の質量比を、シリカ質４８〜５４％、カ
ルシウム質４３〜４７％としたことを特徴とする請求項
１記載の温度膨脹弁。 - 【請求項３】 セラミック焼結材は四角形に成形され、
かつ封入されるガスは凝縮性ガスと非凝縮性ガスの混合
ガスであることを特徴とする請求項１記載の温度膨脹
弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418150A JPH0762572B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 温度膨張弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418150A JPH0762572B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 温度膨張弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04222364A JPH04222364A (ja) | 1992-08-12 |
| JPH0762572B2 true JPH0762572B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=18526080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418150A Expired - Fee Related JPH0762572B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 温度膨張弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762572B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5455178B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2014-03-26 | 株式会社不二工機 | 膨張弁用感温筒 |
| JP5728324B2 (ja) * | 2011-08-02 | 2015-06-03 | 株式会社鷺宮製作所 | 温度膨張弁 |
| JP5780872B2 (ja) * | 2011-08-02 | 2015-09-16 | 株式会社鷺宮製作所 | 温度膨張弁 |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2418150A patent/JPH0762572B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04222364A (ja) | 1992-08-12 |
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