JPH11142025A - 差圧弁付き膨張弁 - Google Patents
差圧弁付き膨張弁Info
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- JPH11142025A JPH11142025A JP9321994A JP32199497A JPH11142025A JP H11142025 A JPH11142025 A JP H11142025A JP 9321994 A JP9321994 A JP 9321994A JP 32199497 A JP32199497 A JP 32199497A JP H11142025 A JPH11142025 A JP H11142025A
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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
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/25—Control of valves
- F25B2600/2505—Fixed-differential control valves
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
Abstract
りながら、微少流量の制御性が良く、且つ広範囲で制御
可能であり、ゴミや異物による詰まりを減少することが
できる膨張弁を提供する。 【解決手段】 膨張弁4の主弁5に対する流入路6また
は流出路10に、前後の差圧が所定圧力以上のときに流
路を解放する差圧弁7を設けたものであり、差圧弁7は
膨張弁が蒸発器11の出口過熱度により弁開口面積を制
御する温度式膨張弁の際にも同様であり、膨張弁が外部
均圧式の温度式膨張弁の際には、膨張弁の流出流路に設
置することも可能で、電動式リニア膨張弁の場合は流入
路または流出路のいずれに設置しても良い。
Description
庫や自動販売機のような、比較的小容量の冷凍冷蔵シス
テムに適する膨張弁に関する。
蒸発器に送る膨張弁において、例えば家庭用冷蔵庫や自
動販売機のような比較的小容量の冷凍冷蔵システムに用
いる膨張弁としては、図5に示すような固定オリフイス
付き温度膨張弁が広く用いられている。
の冷媒流入口52部分にカートリッジ部53を設けてい
る。このカートリッジ部53は、図6に示すように、カ
ートリッジ54内の上端部にシート開口55を設けた主
弁シート56を配置し、このシート開口55に対向して
シート開口55を開閉可能とするように主弁57を配置
すると共に、この主弁57を常時シート開口55側に押
圧するように主弁ガイド58内に主弁圧接バネ60を設
けている。また、主弁ガイド58の下端部には中央に固
定オリフイス61を設けたキャパシテイデイスク62を
設けている。
本体51には、カートリッジ部53の主弁57の下端に
対向してロッド63の先端を対向して配置し、ロッド6
3の上端をダイヤフラム64に固定した操作部材65に
固定している。ダイヤフラムは過熱度調整バネ66によ
り常時上方に付勢されており、ダイヤフラム64の上側
ダイヤフラム室67は、蒸発器出口部分に設けた感温筒
68と圧力伝達媒体を介して連通している。過熱度調整
バネ66の下端に配置したスプリング受け70には調整
ねじ71の先端が当接し、調整ねじ71の調整によって
膨張弁の作動特性の過熱度調整を可能としている。ダイ
ヤフラム64の下側に位置し、スプリング66を収納し
ている下側ダイヤフラム室72は、連通孔73により冷
媒流出口74に連通している。
いては、この冷凍サイクルの負荷、即ち、蒸発器の冷媒
出口過熱度に応じてダイヤフラム64がロッド63を押
圧し、主弁57をシート開口に対して上下動させ、主弁
開口の開口面積を調整して、冷媒流量を調整し、冷凍サ
イクルの負荷に対応する制御をなしている。この膨張弁
において、例えば、内容積400リットル程度の家庭用
冷蔵庫等の小容量の冷凍冷蔵サイクルに用いる際には、
冷媒としてR134aを用い、凝縮圧力(Pc)が8k
gf/cm2 G、蒸発圧力(Pe)が0kgf/cm2
G、循環冷媒液流量(Q)が約3L/Hrのときには、
オリフイス61の開口面積は約0.06mm2となる。
ることなく、膨張弁の出口管路にキャピラリチューブを
設けたものも用いられている。このようなキャピラリチ
ューブを用いた膨張弁の場合は、上記仕様の冷凍サイク
ルにおいては、キャピラリチューブは直径約0.6〜
0.7mmで長さ約2500mmのものが必要となる。
更に、比較的小容量冷凍サイクルに使用する膨張弁とし
ては、上記のような温度式膨張弁の他に、ステップモー
タにより主弁開口の開口面積をリニアに制御するように
した電動式膨張弁も用いられており、このような電動式
膨張弁においても、固定オリフイス方式のもの及びキャ
ピラリチューブ方式のものが適宜用いられている。
張弁において、固定オリフイスを用いた温度式膨張弁、
あるいは電動式リニア膨張弁においては、固定オリフイ
スを設けることによって騒音の発生を防止することがで
きる。しかしながら、この膨張弁においては、極めて微
少の冷媒流量の制御を行わなければならないので、弁部
の加工精度を著しく高度なものに製作する必要があり、
生産性が悪くコスト高なものとならざるを得なかった。
また、微少流量を制御するために主弁の開口及び固定オ
リフイスの開口を微少なものに設定せざるを得ないた
め、この微少開口にゴミや異物の詰まりを発生しやす
く、装置全体の信頼性が劣る欠点もあった。更に、オリ
フイスは一定開度であるため、所定の過熱度以上になる
と冷媒流量が比例して上昇しないため、膨張弁では過熱
度の低いところだけで使用せざるをえなかった。
膨張弁、あるいは電動式リニア膨張弁においては、キャ
ピラリチューブ内に冷媒流を通すことによって、凝縮圧
力に対して若干の自己制御性は存在するが、積極的な制
御を行うものではないため、その制御領域は狭く、キャ
ピラリチューブの選定は、各機器にこの冷凍サイクルの
装置を組み込んで運転し、その際に種々の大きさのキャ
ピラリチューブを順に選択して運転し、その機器に最も
適する大きさのキャピラリチューブを選択する作業を行
う必要があり、開発工数、設計工数が多大となる欠点が
あった。特に、インバータによる圧縮機駆動モータの回
転数制御を行い、冷凍機の能力制御を行うようにしたも
のにおいては、その能力制御に対してキャピラリチュー
ブにおいて能力に対する追従性が得られず、インバータ
制御が実質的に機能しにくい問題もあった。
び製作性が良く、安価でありながら、微少流量の制御性
が良く、且つ広範囲で制御可能であり、ゴミや異物によ
る詰まりを減少することができる膨張弁を提供すること
を目的とする。
決するため、膨張弁の主弁に対する流入路または流出路
に、前後の差圧が所定圧力以上のときに流路を解放する
差圧弁を設けたものである。この差圧弁は、膨張弁が蒸
発器の出口過熱度により弁開口面積を制御する温度式膨
張弁の際にも同様であるが、膨張弁の流入路側に設置す
ることが可能であり、膨張弁が外部均圧式の温度式膨張
弁の際には、膨張弁の流出流路に設置することも可能と
なる。電動式リニア膨張弁の場合は流入路または流出路
のいずれに設置しても良い。
する流入路または流出路に、前後の差圧が所定圧力以上
のときに流路を解放する差圧弁を設けたので、主弁にお
ける前後の差圧を減少させることができ、その分だけ主
弁の開口面積を増大させることができ、主弁の開口部の
製作精度を低下することが可能となり、膨張弁を安価の
ものとすることができると共に、主弁の開口部における
ゴミや異物の詰まりを減少させることができ装置の信頼
性が向上するほか、膨張弁の前後差圧が減少するのでこ
の部分における騒音を減少することができ、更に、膨張
弁の過熱度制御範囲を広く取ることが可能となり、ま
た、より小容量の冷凍装置に適用することが可能とな
る。
明する。図1は本発明を温度式膨張弁に用いた実施例を
示し、この温度式膨張弁を用いた冷凍サイクルにおいて
は、図示されているように、圧縮機1で加圧された高温
冷媒は、凝縮器2で凝縮され、液化してレシーバ3に溜
まり、この液化冷媒は膨張弁4の主弁5の上流の流入路
6から後述する差圧弁7を通り、主弁5で開閉される主
弁開口8を通過して、主弁5の下流の流出路10から蒸
発器11に入り、蒸発した気化冷媒は蒸発器出口管路1
2を介して圧縮機1に循環する。
圧縮力を調整される過熱度調整バネ14により常時主弁
5を閉鎖する方向に付勢されており、また、この主弁5
の上端部に対向してロッド15が配置され、ロッドはダ
イヤフラム16の下面に挿入した操作部材17に当接さ
れている。ロッド15、操作部材17はダイヤフラム1
6に応動して上下する。ダイヤフラム16の上側室19
は、蒸発器出口管路12に設けた感温筒18と伝達管2
0により連通し、ダイヤフラム16の下側室21は主弁
5の下流の主弁収納室22と連通管23で連通してい
る。ダイヤフラム16の下面に挿入した操作部材17の
下方には、凝縮液が下側室21に漏れるのを防止するた
め、パッキング24がスプリング25で付勢され、ロッ
ド15のシールを行っている。
弁収納室26を設けており、この中に差圧設定バネ27
と球状の差圧弁7を配置し、中央部に通孔28を形成し
た差圧弁シート29の開口に差圧弁7を所定圧力で閉鎖
するように付勢している。差圧弁の特性、即ち差圧弁の
閉鎖力は差圧設定バネ27の選定により調整することが
でき、また、差圧弁シートの径によっても調整すること
ができる。更に、差圧弁の設定差圧は、システム上許容
可能な差圧及び主弁の能力により決定することができ
る。
弁部を通過する冷媒の流量Qは、 Q=Cd×A×√ΔP で表される。 ただし、Cd;流出係数、 A;所要弁開口面積 P;主弁前後の差圧であり、 P=Pc−Peであって、 Pc;膨脹弁の入口凝縮圧力 Pe;膨脹弁の出口蒸発圧力 である。
一定とすると、膨脹弁の主弁部を通過する冷媒の流量
は、膨脹弁の入口凝縮圧力と膨脹弁の出口蒸発圧力との
差圧によって決定される。また、膨脹弁の入口凝縮圧力
と膨脹弁の出口蒸発圧力との差圧を小さくすると、膨脹
弁の主弁の所用開口面積Aを大きく取ることができるこ
とがわかる。したがって、本発明においては上記のよう
に、膨脹弁の主弁5の上流側に差圧弁7を設けたので、
主弁5部分の差圧を低減させることができ、主弁の所用
開口面積Aを大きく取ることが可能となる。
ることができる結果、主弁の開口部の製作に際して、従
来のように微少の開口を精度良く製作するという高度の
加工技術を必要とすることがなくなり、その製作に際し
て精度を低下することが可能となり、膨張弁を安価のも
のとすることができる。また、主弁の開口部が従来のも
のより大きくなるので、膨脹弁でのゴミや異物の詰まり
を減少させることができ、装置全体としてのの信頼性を
向上することもできる。更に、膨張弁の前後差圧が減少
するため、この部分における騒音を減少することができ
る。
膨脹弁と、従来の固定オリフイス付き膨脹弁との作動特
性を比較すると、図2に示すように、比較的大径の固定
オリフイス(A)を選定した場合には、低過熱度域では
その効果が得られず、ハンチングを生じ、その制御は不
安定なものとなる。また、小径の固定オリフイス(B)
を選定した場合には、その制御能力が不足し、また、開
口が小さなものであるので冷凍能力不足やオリフイス開
口でのゴミ、異物の詰まりを生じる原因となる。また、
固定オリフイスにおいては、ある過熱度以上になると冷
媒流量が比例して上昇しないため、膨脹弁においては過
熱度の低いところで制御する事しかできない。それに対
して、本発明の差圧弁付きの膨脹弁においては、その比
例制御領域は広くなり、制御に際してハンチングが発生
することがなくなり、制御の安定性が向上し、また、制
御能力が向上するのでより小容量の冷凍装置に対しても
適用可能となる。
蒸発器の作動が定常状態となり、その作動が安定する
と、膨脹弁の主弁が閉じ、過熱度調整バネと差圧設定バ
ネによりこの流路は開閉されることとなるが、従来の差
圧弁のない場合においては、膨脹弁の入口凝縮圧力(P
c)が大きくなると膨脹弁の主弁が開いて液冷媒が流
れ、蒸発器に液冷媒が流れてこの液冷媒が圧縮機にまで
流れることがあり、その際には圧縮機を破壊することと
なる。それに対して、本発明の膨脹弁においては、差圧
弁により圧力変動を緩和することができ、従来のものの
ように膨脹弁の主弁を解放することがなくなり、圧縮機
の破損を防止することができる。
差圧弁を主弁の流入側に設けた場合と主弁の流出側に設
けた場合とではその特性が相違する。即ち、主弁の上流
側に差圧弁を設けた場合には、図3(イ)に示すよう
に、差圧弁は高圧側で差圧を生じ、その結果、主弁は低
圧側において差圧弁の発生差圧の残りの部分が作用する
こととなる。それに対して主弁の下流側に差圧弁を設け
た場合には、図3(ロ)に示すように、差圧弁は低圧側
で差圧を生じ、その結果主弁は高圧側において差圧弁の
発生差圧の残りの部分が作用することとなる。このこと
から、図1に示すような温度式膨脹弁においては主弁の
上流側に差圧弁を設けることが好ましく、図示されない
従来の外部均圧式の温度式膨脹弁においては主弁の出口
側に差圧弁を設けることも可能である。また、主弁の入
口側に差圧弁を設けると、主弁への冷媒流が二層流とな
り、主弁の制御性が安定する効果も奏する。なお、上記
差圧弁は温度膨脹弁の下流側の流出流路側に設けても良
いが、膨張弁が特に外部均圧式の温度式膨張弁の際に
は、膨張弁の流出流路に設置することが可能となる。
弁に用いたものを示したが、例えば図4に示すように、
電動式リニア膨脹弁に対しても適用することができる。
即ち、この膨脹弁においては、弁本体30の上部にステ
ッピングモータコイル31を設け、中央のケーシング3
2に回転子33を配置し、この回転子に主弁34を固定
し、制御装置からのパルス信号によりステッピングモー
タを駆動して主弁34を上下動し、それにより弁開口3
5の開度をリニアに制御するようにしている。弁本体3
0の流出孔部分には、差圧設定バネ36により常時差圧
弁シート37に対して付勢されている、図中球状の差圧
弁38を設けている。このような電動式リニア膨脹弁4
0によっても、差圧弁38は、前記温度式膨脹弁の差圧
弁と同様の作用を行わせることができる。この膨脹弁に
おいても、差圧弁は膨脹弁の流入口側に設けても良い。
脹弁に組み込んだ例を示したが、それに限らず、膨脹弁
とは別体に、膨脹弁に流入する管路または流出する管路
に別設することもできる。
に対する流入路または流出路に、前後の差圧が所定圧力
以上のときに流路を解放する差圧弁を設けたので、主弁
における前後の差圧を減少させることができ、その分だ
け主弁の開口面積を増大させることができ、主弁の開口
部の製作精度を低下することが可能となり、膨張弁を安
価のものとすることができる。また、主弁の開口面積を
増大させることができることにより、主弁の開口部にお
けるゴミや異物の詰まりを減少させることができ装置の
信頼性を向上することができる。
の部分における騒音を減少することができるとともに、
膨張弁の過熱度制御範囲を広く取ることが可能となり、
より小容量の冷凍装置に適用することが可能となる。し
かも、差圧弁の取付に対する格別の設計変更や特別の調
整を必要とせず、また、差圧弁は、単に差圧を発生する
のみでよいので特別の仕様を要求されず、設定精度に厳
密さは要求されず、また、構造が簡単であるので、格別
の弁漏れ対策を必要とすることもない。更に、主弁の比
例ゲインを大きく取ることができ、それにより弁のハン
チング防止対策が容易となり、制御の安定性も向上する
等種々の効果を奏することができる。
テム構成と共に示す断面図である。
スを用いた膨脹弁の作動特性の比較グラフである。
場合と流出側に設けた場合の特性を示すモリエル線図で
ある。
を示す断面図である。
断面図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 膨張弁の主弁に対する流入路または流出
路に、前後の差圧が所定圧力以上のときに流路を解放す
る差圧弁を設けたことを特徴とする差圧弁付き膨張弁 - 【請求項2】 膨張弁は蒸発器の出口過熱度により弁開
口面積、流量を制御する温度式膨張弁である請求項1記
載の差圧弁付き膨張弁 - 【請求項3】 膨張弁は電動式リニア膨張弁である請求
項1記載の差圧弁付き膨張弁 - 【請求項4】 差圧弁は膨張弁の流入路側に設置する請
求項2記載の差圧弁付き膨張弁 - 【請求項5】 差圧弁は膨張弁の流入路側又は流出路側
に設置する請求項3記載の差圧弁付き膨張弁
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32199497A JP3858393B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 差圧弁付き膨張弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32199497A JP3858393B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 差圧弁付き膨張弁 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11142025A true JPH11142025A (ja) | 1999-05-28 |
JP3858393B2 JP3858393B2 (ja) | 2006-12-13 |
Family
ID=18138750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32199497A Expired - Fee Related JP3858393B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 差圧弁付き膨張弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3858393B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001153495A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-08 | Tgk Co Ltd | 電気制御膨張弁 |
JP2005257110A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Saginomiya Seisakusho Inc | 冷凍サイクル装置および電動コントロール弁 |
JP2006336927A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Tgk Co Ltd | 冷凍サイクル |
JP2010127555A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Koki Corp | 膨張弁及び冷凍サイクル |
-
1997
- 1997-11-10 JP JP32199497A patent/JP3858393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001153495A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-08 | Tgk Co Ltd | 電気制御膨張弁 |
JP2005257110A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Saginomiya Seisakusho Inc | 冷凍サイクル装置および電動コントロール弁 |
JP2006336927A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Tgk Co Ltd | 冷凍サイクル |
JP2010127555A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Fuji Koki Corp | 膨張弁及び冷凍サイクル |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3858393B2 (ja) | 2006-12-13 |
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