JPS5881277A - 膨張弁の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ハルームエアコン％パッケージエアコン。

カーエアコンおよびこれらのヒートポンプエアコンなど
の冷凍サイクルＫ１１Ｅ用される膨張弁の制御方法に関
するものである。

従来の典蓋的な流量制御弁は第１図に示すように、弁本
体ＩＫ取付けられた電磁コイル２への電気入力信号によ
る磁力によシ、弁本体１のプランジャ３をスプリング４
に抗して吸引し、その吸引力とスプリング４のパネカと
の釣合によ）、グランジャ３を前記電気入力信号の大き
さに応じた位置に保持し、プランジャ３に取付けられた
弁体５および弁本体１に設けられた弁座６によシ形成さ
れた弁の流路面積を変化させることによプ、前記電気入
力信号の大きさに応じ九流量を連続的に制御して流すよ
うに構成されてｉる。

上記のように従来の制御弁によれば、電磁コイル２へ供
給される電気入力信号の大きさに応じて、弁の流路面積
を変化させることによシ流量を制御することができるが
１強磁性体からなるグランジャ３には％第２図に示すよ
うに磁気的ヒステリシスＨを生ずるので、入力電圧ＥＩ
とプランジャ３の変位量ｔとの関係は入力電圧Ｅ＠の増
加時Ｃおよび減少時Ｒによって着しく異なる。すなわち
入力電圧Ｅｓが同一であっても、プランジャ変位量は１
．　、１．で示すようになるから流量に大幅な差異を生
ずる。

したがってこの種の流量制御弁では、実用化に際し帥記
誤差を補正するための機器を付加しなければならないか
ら非常に高価となる。を九この弁とき罠は膨張弁として
利用することになるが、この場合、弁体５と弁座６との
関に形成される流路面積は非常に小さくなり、弁座６の
両側に設けられた空間７．８関に大きな圧力差を生ずる
。この友めヒートボ／プエアコンのように冷房時と暖房
時において冷媒の流れ方向が逆になる場合、空間７．８
間の圧力差が弁体５に及ぼす力は逆方向になるので、冷
房時と暖房時では電磁コイル２とスプリング４の力のバ
２／ス関係が大幅に異なるから、−個の弁で冷房時と暖
房時の双方の流量制御を行うことは至離である。

ま友、従来の典型的な熱電膨張弁は第３図に示すように
、弁本体９に取付けられた容（至）１０内にヒータ１２
を巻き付けたバイメタル１１を設け。

そのヒータ１２を端子１３麿、１３ｂを介して電Ｉｌｌ
！（図示せず）にａ！！して加熱することにより・（イ
ノタル１ｉｔ−変形させ、この変形量をスペーサ１４を
介して弁体１５に伝達して移動させることＫより、弁本
体９内に設けられたノズル１６の絞ｐ量を制御するよう
に構成されている。

このような弁では、電気信号をヒータ１２によ・り熱に
変換してバイメタル１１を加熱すると共に。

この加熱されたバイメタル１１を容器１０内の流体の自
然放熱により冷却してバイメタル１１の変形量を変えて
いる。このように電気信号を一度熱に変換しているから
、弁体１５の応答すなわち動作が遅延する恐れがある。

また上記弁をヒートポンプの冷凍サイクルに使用した場
合、冷房時に矢印１９の方向に冷媒を流すと、一方の開
口Ｗｓ１７の高圧の液冷媒はノズル１６を流通して低圧
の気液混合冷媒となって他方の開口ｓ１８へ流れる。こ
の場合、容器ｌＯ内にはノズル１６を経て低圧となった
気体冷媒が侵入する。

一方、暖房時には冷房時と逆方向に冷媒が流れるから、
開口部１８の高圧液冷媒が容器１０内に侵入する。この
ためバイメタル１１を加熱しようとする熱がすべて高圧
の液体冷媒の蒸発により奪われるので、バイメタル１１
は変形しないから制御不能となる。このように従来の熱
電膨張弁は応答性が悪く、かつ可逆流通性を有しない欠
点がある。

さらに第１図および第３図に示す弁を冷凍サイクルの膨
張弁として使用する場合、弁ｆｆ１６およびノズル１６
、における流路の断面積は、全開時においても流れが絞
らｎるように小さく設定されて−る。その理由は次のと
おりである。すなわち前記流路断面積を流れが絞られな
い程に大きくした場合、弁体５，１５のストロークを大
きくしなければならないため、弁体５．１５を移動させ
る電磁コイル２およびバイメタル１１も大きくする必質
があるので、弁全体が大きくなるからコストの上昇、電
気入力の増大および制御性の低Ｆなどの諸欠点がある。

したがって前記弁に一般の電磁弁（オンーオフ弁ンの開
時の場合と同様に、ｆＩｔ体抵抗抵抗とんどなく流体を
流す機能を持たせることは困峻であった。

本発明は上記Ｋかんがみ冷媒の流量を任意に、かつ高精
度に制御するばかシでなく、流通抵抗を受けずに冷媒を
流通させることができ、しかも流通方向が変更したとき
も制御を可能にすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は流入口および流出
口を有する弁本体と、その流入口と流出口の連絡および
遮断を行う弁体と、この弁体を操作する電磁コイルおよ
び永久磁石からなる膨張弁におりて、前記電磁コイルに
入力するパルス信号のパルス周期を変化させて任意流量
をうるようくし、前記電磁コイルの磁力方向と永久磁石
の磁力方向を一致させることにより弁体を全開すると共
に、この全開状態を永久磁石のみによυ保持し。

帥記両磁力を互に逆方向にすることにより弁体な全閉す
るようにしたことを特徴とするものである。

以下本発明の一実施態様を図面について説明する。

まず本発明に使用される膨ｉ弁の構成を第４図について
述べるに、開口２２を有する弁本体２１に中空状シャフ
ト２３を貫通すると共に、密着して一体に結合すること
により、前記両２１．２３間に流通空間２７が形成され
ている。前記シャフト２３は弁本体２１の上方に突出す
る部分２３ｂの端部が閉塵されると共に、前記突出部２
３ｂの外周部には永久磁石２８および電磁コイル２９が
取付けられている。またシャフト２３は弁本体２１の下
方に突出する端ＩＫｆ１口（流入口）２４が設けられ、
かつ弁本体２１内に収納された部分２３ａの周壁にはノ
ズル２５と流通口２６が設けられている。

シャフト２３内には上、下スプリング３４゜３５を介し
てプランジャ３１が軸方向に摺動自在に収納され、かつ
ｍｓの閉畠噛には吸引子３０が取付けられている。前記
グランジャ３１はその内部に均圧路３２が軸方向に設け
られると共に、Ｆ部周壁に均圧路３３が半径方向に設け
られている。

上記のような構成からなる膨張弁では、電磁コイル２９
に印加される人力信号（パルス信号）により発生する電
磁力と上、下スズリング３４゜３５の力との釣合いから
、グランジャ３１は上ド方向に摺動され−てシャフト２
３のノズル口２５を開閉する。

そこで本発明の方法は前記パルス信号をガえば１１５図
に示すように、シャフト２３に設けたノズル口２５の開
時間または閉時間Ｔｔ−一定にすると共に、その回数（
周波数３　”１１　ｔｔを可変にし。

またｊｇ６図に示すようにパルス信号の周波数ｔを一定
にすると共に、シャフト２３に設けたノズル口２５の開
時間または閉時間Ｔ、、Ｔ、を可変にしたものでおる。

第５．６図におけるパルス信号は正また負の一方向の信
号を使用したが、そのパルス信号は正、負の双方を組合
せてもよい。

上記のようにパルス信号によりグランジャ３１を上丁方
同に摺動させ、＃間当りのノズル口２５の開度を変える
ことにより冷媒の流量を制御することができる。したが
ってグランジャ３１は上下動してノズル口２５を完全に
開放または閉塵するので、従来の弁のようにノズル口２
５が中間開度になるように、グランジャ３１を制御させ
る必要がない。このため本発明の方法によれば、従来の
弁で間層となっていたヒステリンスの影響を全く受けな
いから、冷媒の流量をパルス信号に応じて連続的に変化
させて任意の冷媒流量をうろことができる。

また前記ｍｇ＆弁をヒートポンプエアコンに使用した場
合、冷暖時および暖房時における冷媒の流通方向が変化
し、グランジャ３１の周囲の圧力も変化するが、プラン
ジャ３１に設けた均圧路３２３３により、グランジャ３
１の上面と上面に作用する圧力はバランスされるｔめ、
圧力の影響を受ける恐６はないから、はとんど同一のパ
ルス信号にｘＢプランジャ３１ｔ−駆動させることがで
きる。

さらにシャフト２３？３のグランジャ３１と吸引子３０
との間に気体または液体状態の冷媒が侵入しても、従来
の熱電＃張弁のように電気信号を熱に変換せず、外部か
らの電磁力により直接にプランジャ３１を駆動するため
、冷暖および暖房時に流量制御が可能である可逆流通性
を発揮させることができる。

上記流量制御を行う場合、前述したようにパルス信号は
周波数可変の場合およびノズル口２５のｌｌｉまたは閉
時間可変の場合の他に、これらの双方を組合せて用いる
ことにより、単位時間当りの流量を連続的に変化させる
任意の冷媒流量をうろことができる。またこの方法によ
れば、流量制御が幾分か粗雑になるが、流量制御を直線
的にしたり。

弁本体を大きくすることなく、流量を増加させて広ａＳ
Ｓに制御することができる利点がある。

第７図は本発明方法による実験結果を図示したもので、
横軸は電磁コイル２９に入力するパルス信号の周波数を
、縦軸はノズル口２５のＴｉｌ１ｔ　＜％）をそれぞれ
示す。この因から１ＲＩｊＬ数に応じて流量が連続的に
変化し、かつ周波数増加時Ｃおよび周波数増加時几にお
ける流量にはほとんど涜がなく。

任意の流量をうろことが可能であることを容易に理解で
きる。

本揚明方法にお−で電磁弁（ＯＮ−ＯＦＦ弁）の開放時
のように、はとんど流通抵抗を受けることなく冷媒を流
通させる場合には、永久磁石２８の磁力線の方向と同一
になるように、電磁コイル２９に流量制御の場合よりも
高い電圧または０８時間の長いパルス信号を入力させ、
吸引子３０にプランジャ３１を吸引させることによシ、
ノズルロ２５よシも大きな流通口２６を１放させれば。

より一層多量の冷媒をほとんど流通抵抗を受けずＫ１１
１通させることができる。

この場合、プランジャ３１が吸引子３０に吸引されて上
昇し九とき、電磁コイル２９へのパルス信号の入力をオ
フにし、プランジャ３１の上昇し′Ｉｅ、ｉ＼の状態を
永久磁石２８の磁力によｐ保持させる。このようにすれ
ば、従来の電磁弁が１放または閉塞時に常時通電されて
いる場合に比べて非常に僅かな電気入力となる。一方、
流通口２６の閉塞時はその開放時と反対に、永久磁石２
８の磁力線方向と逆方向になるように電磁コイル２９に
パルス信号を入力させれば、プランジャ３１は吸引子３
０から離脱して下降するから、流通口２６を容易に閉塞
することができる。

以上説明したように本＠明によれば、ヒステリスの影響
を受けることなく、電磁コイルに入力するパルス信号に
応じて連続的に任意の冷媒流量が見られるばかりでなく
、流量制御を高精度に行うことができる。また冷媒の流
通方向が変疋した場合でも、冷媒の圧力の影響を受ける
ことなく容易Ｋｆｌ量制御が可能である可逆流通性を発
渾させることができる。さらに従来の電磁弁と同様に流
通抵抗をほとんど受けずに冷媒を流通させることができ
、かつ永久磁石によりプランジャを上昇位置に保持させ
るから、入力電気量の消費を節減することができる。

【図面の簡単な説明】

１１１１図および第２図は従来の制御弁の断面図および
その時性説明図、第３図は従来の熱電膨張弁様の説明図
である。 ２１・・・弁本体％２３・・・シャ７）、２８・・・永
久磁石、２９・・・電磁コイル、３１・・・プランジャ
も　　ｌ　　図 寄　３　図 ｔｑ） 第　４　図 ￥Ｊ　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ＋５１人口および流出口を有する弁本体と、その流入
   口と流出口の連絡および遮断を行う弁体と、この弁体を
   操作する電磁コイルおよび永久磁石からなる膨張弁にお
   いて、前記電磁コイルに人力するパルス信号のパルス周
   期を変化させて任意流量をうるようにし、前記電磁コイ
   ルの磁力方向と永久磁石の磁力方向を一致させることに
   より弁体を全開すると共に、この全開状態を永久磁石の
   みにより保持し、紡記両磁力を互に逆方向にすることに
   より弁体を全閉するようにしたことを特徴とする１／１
   ＩｊＩ弁の制御方法。 ２　上記パルス信号の周期変化と入力時間の変化とを組
   合せて任意流量をうるようにし九ことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の＃彊弁のＩＩＱ御方法。 ＆　弁体を全開する時のパルス信号の電圧を流量制御時
   より高圧にしたことを特徴とする特許請求の１ｍ１１Ｊ
   ｌ　１項またはＩｓ２項記載の膨張弁の制御方法。 未　弁体全開時のパルス信号のオン時間を流量制御時の
   オン時間よりも長くしたことを特徴とする特＃！ｆＩＩ
   Ｉ求の範囲第１項または第２項記載の膨張弁の制御方法
   。 ５、弁体全開時のパルス信号の電圧を流量制御時よりも
   高くすると共に、オン時間を流量制御時よりも長くした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の＊＊弁の制御方法。