JPH1089810A - 膨張弁 - Google Patents
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Abstract
防止を図る。 【解決手段】 膨張弁10に装備される弁体駆動棒を構
成するアルミ製の感温棒200は、感温部まで達する有
底穴210を有する。この穴により感温棒の伝熱面積は
小となり、エバポレータの熱負荷の変動が生じても、膨
張弁10の応答特性は鈍感になり、冷凍システムにハン
チング現象が生じるのを避けることができる。
Description
装置等の冷凍サイクルに用いられる冷媒用の膨張弁に関
する。
装置の冷凍サイクルにおいて用いられており、図5は、
従来の膨張弁の縦断面図を冷凍サイクルの概略と共に示
している。膨張弁10は、角柱状のアルミ製の弁本体3
0には、冷凍サイクルの冷媒管路11においてコンデン
サ5の冷媒出口からレシーバ6を介してエバポレータ8
の冷媒入口へと向かう部分に介在される液相冷媒が通過
する第1の通路32と冷媒管路11においてエバポレ−
タ8の冷媒出口からコンプレッサ4の冷媒入口へと向か
う部分に介在される気相冷媒が通過する第2の通路34
とが上下に相互に離間して形成されている。
から供給された液体冷媒を断熱膨張させるためのオリフ
ィス32aが形成されている。オリフィス32aは弁本
体30の長手方向に沿った中心線上に位置している。オ
リフィス32aの入口には弁座が形成されていて、弁座
には弁部材32cにより支持された弁体32bが存在
し、弁体32bと弁部材32cとは溶接により固定され
ている。弁部材32cは、弁体と溶接により固着される
と共に圧縮コイルばねの如き付勢手段32dにより付勢
されている。レシ−バ6からの液冷媒が導入される第1
の通路32は液冷媒の通路となり、入口ポ−ト321
と、この入口ポ−ト321に連続する弁室35を有す
る。弁室35は、オリフィス32aの中心線と同軸に形
成される有底の室であり、プラグ39によって密閉され
ている。
出口温度に応じて弁体32bに対して駆動力を与えてオ
リフィス32aの開閉を行うために、小径の孔37とこ
の孔37より径が大径の孔38が第2の通路34を貫通
して上記中心線の延長線上に形成され、弁本体30の上
端には感熱部となるパワーエレメント部36が固定され
るねじ孔361が形成されている。
のダイアフラム36aと、このダイアフラム36aを挾
んで互いに密着して設けられ、その上下に二つの気密室
を形成する上部圧力作動室36b及び下部圧力作動室3
6cをそれぞれ形成する上カバー36dと下カバー36
hと、上部圧力作動室36bにダイアフラム駆動流体と
なる所定冷媒を封入するための封切管36iとを備え、
下部圧力作動室36cは、オリフィス32aの中心線に
対して同心的に形成された均圧孔36eを介して第2の
通路34に連通されている。第2の通路34には、エバ
ポレータ8からの冷媒蒸気が流れ、通路34は気相冷媒
の通路となり、その冷媒蒸気の圧力が均圧孔36eを介
して下部圧力作動室36cに負荷されている。
ラム36aと当接し、かつ第2の通路34を貫通して大
径の孔38内に摺動可能に配置されて、エバポレータ8
の冷媒出口温度を下部圧力作動室36cへ伝達すると共
に、上部圧力作動室36b及び下部圧力作動室36cの
圧力差に伴うダイアフラム36aの変位に応じて大径3
8内を摺動して駆動力を与えるアルミ製の感温棒36f
と、小径の孔37内に摺動可能に配されて感温棒36f
の変位に応じて弁体32bを付勢手段32dの弾性力に
抗して押圧するステンレス製の作動棒37fからなり、
感温棒36fには第1の通路32と、第2の通路34と
の気密性を確保するための密封部材、例えばOリング3
6gが備えられており、感温棒36fと作動棒37fと
は当接し、作動棒37fは弁体32bと当接しており、
感温棒36fと作動棒37fとで弁体駆動棒が構成され
ている。したがって、均圧孔36eには、ダイアフラム
36aの下面から第1の通路32のオリフィス32aま
で延出した弁体駆動棒が同心的に配置されていることに
なる。
動室36b中には公知のダイアフラム駆動流体が充填さ
れていて、ダイアフラム駆動流体には第2の通路34や
第2の通路34に連通されている均圧孔36eに露出さ
れた弁体駆動棒及びダイアフラム36aを介して第2の
通路34を流れているエバポレ−タ8の冷媒出口からの
冷媒蒸気の熱が伝達される。
駆動流体は上記伝達された熱に対応してガス化し圧力を
ダイアフラム36aの上面に負荷する。ダイアフラム3
6aは上記上面に負荷されたダイアフラム駆動ガスの圧
力とダイアフラム36aの下面に負荷された圧力との差
により上下に変位する。ダイアフラム36aの中心部の
上下への変位は弁体駆動棒を介して弁体32bに伝達さ
れ弁体32bをオリフィス32aの弁座に対して接近ま
たは離間させる。この結果、冷媒流量が制御されること
となる。
温度が上部圧力作動室36bに伝達されるため、その温
度に応じて上部圧力作動室36bの圧力が変化し、エバ
ポレータ8の出口温度が上昇する。つまりエバポレータ
の熱負荷が増加すると、上部圧力作動室36bの圧力が
高くなり、それに応じて感温棒36fつまり弁部材駆動
棒が下方へ駆動されて弁体の作動棒37を介して弁体3
2bを下げるため、オリフィス32aの開度が大きくな
る。これによりエバポレータ8への冷媒の供給量が多く
なり、エバポレータ8の温度を低下させる。逆に、エバ
ポレータ8の出口温度が低下する、つまりエバポレータ
の熱負荷が減少すると、弁体32bが上記と逆方向に駆
動され、オリフィス32aの開度が小さくなり、エバポ
レータへの冷媒の供給量が少なくなり、エバポレータ8
の温度を上昇させるのである。
れる冷凍システムにおいては、蒸発器への冷媒供給が過
剰・不足・過剰・不足を短い周期で繰り返す所謂ハンチ
ング現象が知られている。これは膨張弁が環境温度の影
響を受けた場合、例えば膨張弁の感温棒に未蒸発の液冷
媒が付着して、これを温度変化と感知してエバポレータ
の熱負荷の変動が生じ、過敏な弁開閉応答に基づくこと
を原因としている。
システム全体の能力を減ずると共に、圧縮機への液戻り
が生じ圧縮機に悪影響を生じるという問題がある。本出
願人は、特願平7−325357号として、図6に示す
膨張弁を提案した。この膨張弁10は、アルミ製の弁体
駆動棒を構成する感温棒100に低熱伝導率の樹脂10
1がインサート形成されて感温棒100に密着する状態
に一体化されている。低熱伝導率の樹脂101として
は、例えば冷媒等の影響による経時的変化のないPPS
樹脂が用いられる。上記樹脂101は、感温棒100の
気相冷媒が通過する第2の通路34中に露出している部
分以外に下方の圧力作動室36c中に存在する感温部に
まで設けられている。樹脂101の厚さとしては、例え
ば1mm程度の厚さに設けられる。
0の第2の通路34中に露出する部分にのみ設けてよい
のは勿論である。かかる樹脂101を設けることによ
り、例えばエバポレータからの未蒸発の冷媒が第2の通
路34中に流れ、樹脂101に付着しても樹脂101は
低熱伝導率の材料であるため、エバポレータの熱負荷の
変動即ちエバポレータの熱負荷の増加が生じても、膨張
弁10の応答特性は鈍感になり、冷凍システムにハンチ
ング現象が生じるのを避けることができる。上述した膨
張弁は、アルミ製の感温棒100に樹脂101をインサ
ートする必要があり、製造工程にコストがかかるといっ
た問題点がある。本発明は、このような問題に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、簡単な
構成の変更で、冷凍システムにハンチング現象が生じる
のを防止する膨張弁を提供することにある。
本発明に係る膨張弁の第1の実施形態は、液冷媒の通る
第1の通路とエバポレータからコンプレッサに向かう気
相冷媒の通る第2の通路を有する弁本体を備え、上記液
冷媒の通路中に設けられるオリフィスと、上記オリフィ
スを通過する冷媒量を調節する弁体と、上記弁本体に設
けられその上下の圧力差により作動するダイアフラムを
有するパワーエレメント部と、このダイアフラムの変位
により上記弁体を駆動する一端にて上記ダイアフラムに
接し、他端にて上記弁体を駆動する感温棒とからなり、
上記感温棒に、伝熱面積を小とする構造を設けたことを
特徴とする。
を小とする構造として、感温棒のダイアフラムに接する
部分から形成された有底の穴であることを特徴としてい
る。本発明の第3の実施形態は、有底の穴が感温棒のダ
イアフラムに接する部分から、第2の通路内の露出部に
達する部分に形成されることを特徴としている。本発明
の第4の実施形態は、感温棒に伝熱面積を小とする薄肉
部を設けたことを特徴としている。
部が感温棒のダイアフラムに接する部分から第2の通路
内の露出部に達する部分までの間の設けられたことを特
徴としている。本発明の第6の実施形態は、感温棒のダ
イアフラムと接する面に凹部を設けていることを特徴と
している。
は、冷凍システムのハンチング現象の原因となる膨張弁
の過敏な弁開閉応答が生じる環境温度の一過性的な変化
があっても、弁体駆動棒の感温棒の熱伝導速度を遅くし
てあるので、上記過敏な弁開閉応答を避けることができ
る。
例の形態を詳細に説明する。図1は本実施の形態の膨張
弁10の縦断面図であり、図5と同一符号は、同一又は
均等部分を示し、冷媒供給量を制御する。
面図である。膨張弁10は、アルミ製の本体30を備
え、本体30は図5で説明した液相冷媒の第1の通路3
2と気相冷媒の第2の通路34を有する。弁室35に配
設された弁体32bは作動棒37を介して感温棒200
に連結される。感温棒200は、アルミ製の円筒部材で
あって、ダイアフラム36aの受け部202と、パワー
エレメント部36の下カバー36hに摺動自在に挿入さ
れる大径部204と、第2の通路34内に露出される感
温部206と、シール部材が嵌装される溝部208を有
する。
中心には、伝熱面積を小とするための構造として有底の
穴210を設けてある。この穴210の形成は、適宜の
方法、例えばドリルによる切削加工によって行なわれ
る。さらに、図2に示す実施形態では、感温棒に形成さ
れる有底の穴は、感温棒のダイアフラムと接する部分か
ら第2の通路内の露出部に達する部分まで形成されてい
るが、本発明はこれに限らず有底の穴の深さは適宜変更
できるのは勿論である。したがって、本発明によれば感
温棒200に有底の穴210が形成されるので、感温棒
200には、薄肉部が具備されていることになり、その
薄肉部の肉厚寸法dは、例えば1mm程度である。
えば感温部206の直径寸法は6.6mm、穴210の
径寸法は4.6mm、穴210の深さは25mmであ
る。かかる本発明によれば、第2の通路34内を流れる
気相冷媒の温度は、感温棒200の感温部206に伝達
され、ダイアフラムの上部の圧力作動室36b内のガス
に伝達される。この際に、感温部206から上部圧力作
動室36bに伝達される熱の速度が早すぎると、先に述
べたハンチング現象の原因となる。
フラムの受け部から第2の通路内の露出部に達する穴を
設けて、肉厚を薄くした薄肉部となっている。そこで、
熱伝導率の高いアルミ製の感温棒にあって、伝熱面積を
低減させることによって、ダイアフラム部に伝達される
熱の伝熱速度を遅くすることができる。これによりハン
チング現象の発生を防止することができる。
発明においては、感温棒に凹部を設けても同様に伝熱面
積を小とすることができる。図3はその場合の実施形態
を示す図である。図において、感温棒200にはパワー
エレメント部のダイアフラムと接する面の中心部に凹部
220が形成してあり、この凹部によりダイアフラムの
中心部は感温棒上面と非接触になる。なお、凹部220
の深さ、大きさは適宜変更可能である。この実施形態に
よれば、第2の通路34内を流れる気相冷媒の温度は、
感温棒200の感温部206に伝達され、ダイアフラム
の上部の圧力作動室36b内のガスに伝達される。しか
し感温棒200に形成された凹部220により、伝熱面
積が小となっているため、伝達される熱の速度が遅くな
り、ハンチング現象を防止できる。
図2に示す有底の穴210とを形成した場合の本発明の
実施の形態を示す図であり、この場合においても、伝熱
面積を小とすることができる。なお、図4において22
0aは凹部を示し、210aは有底の穴を示す。なお、
かかる実施形態における感温棒の有底の穴は、第2の通
路内に達する場合を示したが、上記の穴の深さは適宜に
変えることができるのは勿論であり、例えば深さを小さ
くして伝熱面積を小とすることも可能であり、また凹部
についてもその大きさを適宜変化できる。
明による膨張弁は、膨張弁の過敏な弁開閉応答を防止
し、冷凍サイクルに生じるハンチング現象を避けること
ができる。
面図。
縦断面図。
温棒の縦断面図。
を示す図。
Claims (6)
- 【請求項1】 液冷媒の通る第1の通路とエバポレータ
からコンプレッサに向う気相冷媒の通る第2の通路を有
する弁本体と、上記第1の通路中に設けられるオリフィ
スと、オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体と、
上記弁本体に設けられ、その上下の圧力差により作動す
るダイアフラムを有するパワーエレメント部と、このダ
イアフラムの変位により上記弁体を駆動する一端にて上
記ダイアフラムに接し、他端にて上記弁体を駆動する感
温棒とからなり、上記感温棒に伝熱面積を小とする構造
を設けたことを特徴とする膨張弁。 - 【請求項2】 上記伝熱面積を小とする構造は、感温棒
のダイアフラムに接する部分から形成された有底の穴で
あることを特徴とする請求項1記載の膨張弁。 - 【請求項3】 上記有底の穴は、感温棒のダイアフラム
に接する部分から、第2の通路内の露出部に達する部分
まで形成されたことを特徴とする請求項2記載の膨張
弁。 - 【請求項4】 液冷媒の通る第1の通路とエバポレータ
からコンプレッサに向う気相冷媒の通る第2の通路を有
する弁本体と、上記第1の通路中に設けられるオリフィ
スと、オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体と、
上記弁本体に設けられ、その上下の圧力差により作動す
るダイアフラムを有するパワーエレメント部と、このダ
イアフラムの変位により上記弁体を駆動する一端にて上
記ダイアフラムに接し、他端にて上記弁体を駆動する感
温棒とからなり、上記感温棒に薄肉部を設けたことを特
徴とする膨張弁。 - 【請求項5】 上記薄肉部は、感温棒のダイアフラムに
接する部分から第2の通路内の露出部に達する部分まで
の間に設けられたことを特徴とする膨張弁。 - 【請求項6】 液冷媒の通る第1の通路とエバポレータ
からコンプレッサに向う気相冷媒の通る第2の通路を有
する弁本体と、上記第1の通路中に設けられるオリフィ
スと、オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体と、
上記弁本体に設けられ、その上下の圧力差により作動す
るダイアフラムを有するパワーエレメント部と、このダ
イアフラムの変位により上記弁体を駆動する一端にて上
記ダイアフラムに接し、他端にて上記弁体を駆動する感
温棒とからなり、上記感温棒は上記ダイアフラムと接す
る面に凹部が設けられていることを特徴とする膨張弁。
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