JPS60117070A - 冷媒流量制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷媒流量制御装置に係シ、特に自動車用空気
調和機の冷凍サイクルに適用するの姉好適な冷媒流量制
御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

まず、従来の自動車用空気調和機の冷凍サイクルに使用
される冷媒流量制御装置を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図は、一般的な冷凍サイクルの構成図、第２図は、
従来の冷媒流量制御装置の縦断面図である。

第１図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は冷媒流
量制御弁、４は蒸発器で、これらを冷媒配管で接続して
冷凍サイクルが構成されている。

圧縮機１で圧縮され高温、高圧の過熱ガスとなつた冷媒
は、凝縮器２で冷却され、凝縮して高圧液冷媒となって
流下し、冷媒流量制御弁３で流量制御されるとともに断
熱膨張１〜Ｃ低圧冷媒となり、蒸発器４で外部から熱を
奪いながら蒸発し再び圧縮機１に吸入される。このよう
な冷凍サイクルでは、蒸発器４において外部の熱負荷に
応じて冷媒を過不足なく蒸発させるために、一般に蒸発
器４の出口に温度センサ５と圧力センザ６を設置して冷
媒の温度と圧力を検知し、これらの信号を基にスー；Ｚ
−ヒ−）検Ｌ［５７でスーパーヒートの検出を行い、こ
の値があらかじめ定められた値と一致するように弁開度
調整装置８で冷媒流量制御弁３の開度を調整し冷媒流量
を制御する。

なお、ここでスーパーヒートと、は、ある点の冷媒圧力
に対応した飽和温度以上に過熱されたガスの温度と、そ
の飽和温度との差をいう。

前記弁開度１ｉＩＡＩ整装置８において、冷媒流量制御
弁３の開度を変化させるだめのアクチェータとして一般
に、温度センサ５として使用するガス封入感温筒の内圧
を使用する方法、電磁ソレノイドやステッピングモータ
を使用する方法等があるが、自動軍用空気調和機におい
ては、エンジンの吸気マニホールドの負圧を利用する方
法が重量、消費動力、信頼性の面で有利である。

そこで、たとえば特公昭４６−１８６９５号の公報、特
開昭５５−１０７８６４号の公報に開示されているよう
に、第２図に示ず負圧アクチェータ駆動の冷媒流量制御
装置が提案されている。

第２図において、１０Ａはダイヤフラム、１１Ａは負圧
室、１２Ａは復元ばね、１３は負圧接続ニップル、］４
はロッドで、これらでアクチェータ９Ａが構成されてい
る。

１５Ａは弁体、１６はオリフィス、１７Ａは弁胴体で、
弁体１５Ａおよびオリフィス１６を支持している。１７
ａは弁胴体１７Ａを弁体１５Ａが貫通する部分、１８Ａ
は密封部材、１９は密封部、２０Ａはオリフィス下流部
で、これらで冷媒流量制御弁部が構成されている。なお
、矢印は冷媒の流れを示している。

ダイヤフラムＩＯＡで仕切られた負圧室１１Ａは、負圧
接続ニップル】３全通してエンジン吸気マニホールドの
負圧を調整、供給する装置（図示せず）に接続されてお
シ、負圧に応じてダイヤフラｍｔｏＡは上方に移動し、
復元ばね１２Ａの復元力とダイヤフラムＩＯＡに作用す
る負圧による力が釣合ったところで定位置を保つ。なお
、ダイヤフラムＩＯＡの背面には常に大気圧が作用し負
圧を有効に利用できる構造となっている。また、このダ
イヤフラムＩＯＡにはロッド１４が固定されてｉＪ、こ
のロッド１４と弁体１５Ａを連結することによシロラド
１４の矢印方向の変位に応じて弁体１５Ａもオリフィス
１６に対し相勾的に変位する。

このように、従来の負圧アクチェータ駆動冷媒流量制御
装置では、ロッド１４の動きを弁体１５Ａに伝達するた
めに、弁胴体１７Ａを貫通する貫通部・１７ａを必要と
し、この貫通部１７ａにおける弁体１５Ａと弁胴体１７
Ａとの摺動部隙間からの冷媒の漏れを完全に防止し、か
つ、弁体１５Ａの変位を可能とするために、ダイヤフラ
ムやベローズ等の変形自在な密封部、１１’１８Ａで貫
通部１７ａを覆っである。このため、密封部材１８Ａで
覆われた密封部１９に作用する冷媒の圧力は、オリフィ
ス下流部２ＯＡと等しくなり、この圧力と大気圧の差に
より弁体１５Ａは開く方向に力を受ける。

一般に、冷凍サイクルでは圧縮機１を停止したとき、液
冷媒が圧縮機ｌへ流入し、再起動時に液圧縮を起こし圧
縮機が破損する事故を防止するために、圧縮機１を停止
したときは、冷媒流量制御弁３を完全に締め切る仁とが
要求される。そこで従来の冷媒流量制御弁３では、圧縮
機工の停止時に、密封部１９に作用する冷媒圧力に基づ
〈力に打ち勝って弁を締め切るために復元ばね１２Ａの
ばね力を大きくする必要があった。一方、弁を開くとき
はこのばね力に逆って弁体１５Ａを駆動する必要があり
、負圧アクチェータの駆動力を犬きくするだめに、ダイ
ヤフラムＩＯＡを十分大きくしなければならないという
問題があった。更に、流量制御時には弁開度の変化に応
じ、オリフィス下流部２ＯＡの圧力が変化するため、密
封部１９に作用する力も変化し、負圧アクチェ〜りはこ
の力の変化に対応しつつ流量制御に必要な弁体１５Ａの
変位を確保しなければならず、ダイヤフラム１０Ａに作
用させる負圧を制御する制御系（図示せず）の不安定性
や制御不能を惹起する欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の問題点を解決するだめになされたもの
で、冷凍サイクルの冷媒流量制御に当り、駆動力の小さ
なアクチェータで、弁開度の変化に応じオリフィス下流
部の圧力が変化しても、その影響を受けることなく弁体
の変位を制御でき、制御系の不安定性や制御不能を回避
できる冷媒流量制御装置を提供することを、その目的と
している。

〔発明の概要〕

本発明に係る冷媒流量制御装置の構成は、凝縮器から流
下した冷媒を流量制御するとともに断熱膨張させて蒸発
器へ導びく冷媒流量制御装置であって、弁体の変位を制
御するアクチェータと、冷媒が通過するオリフィスと、
そのオリフィスに対し相対的に位置を変位させて冷媒通
過部所面積を変化しうるように一端をオリフィスに対向
して位置させた弁体と、これらオリフィスおよび弁体を
支持する弁胴体と、その弁胴体を弁体が貫通する部分を
密封する密封手段とを備えだ冷媒流量制御装置において
、前記弁体が貫通する部分に対し前記オリフィスと反対
側に、密封手段を備えた圧力室を設け、その圧力室内に
前記弁体の他端を位置させ、前記弁体が貫通する部分の
密封部に作用する流体圧を前記圧力室に導びく連通部を
設けるようにしたものである。

なお、付記すると本発明は、密封部に作用する冷１１１
／；のるｉＬ体圧に基づく力を相殺するために、弁体の
他端ＵＣ密封部に作用するＩＥ力と同じ圧力を作用させ
、この圧力に基づく力が密封部に作用する流体圧と太き
；Ｘが等しく方向が逆となるように構成したものである
。

〔発明の実施例〕

以Ｆ１本発明の一実、怖例を第３図を参照して説明する
。

第３図は、本発明の一実施例に係る冷媒流量制御装置の
縦断面図であり、図中、第２図と同一符号のものは従来
技術と同等部分であるから、その説明を簡略にする。

第３図におｈて、１０はダイヤフラム、１ｌｌｄ負圧室
、１２は復元ばね、１３は負圧接続ニップル、１４はロ
ッドで、これらでアクチェータ９が構成されており、弁
体の変位を制御するものである。

一方、冷媒流量制御弁部の構成を説明すると、１５は弁
体で、アクチェータ９のロッド１４とリンク２８を介し
て連結している。１６は冷媒の通過するオリスイスで、
弁体１５の一端は、そのオリフィス１６に対向して位置
し、相対的に位置を変位させて冷媒通過部所面積を変化
させ流量を変化させる。１７は弁胴体で、弁体１５およ
びオリフィス１６を支持しており、１７　ａＪＱ−胴体
１７を弁体１５が貫６通する部分である。

前記弁体１５のオリフィス端２３には、密封手段に係る
変形自在な密封部材１８−１が取付けられ、弁体１５の
貫通部１７ａからの冷媒漏れを防止するようになってい
る。１９は、その密封部、２０はオリフィス下流部であ
る。

２１は、前記弁体１５が弁胴体１７を貫通する部分１７
ａに対し、オリフィス１６と反対側に設けた圧力室であ
る。２２は、圧力室２１とオリフィス下流部２０とを連
通した均圧管であｐ１密封部１９に作用する冷媒の流体
圧を圧力室２１に導ひく連通部をなし、圧力室２１の圧
力とオリフィス下流部２０の圧力とが等しくなるように
構成したものである。

前記の弁体１５の他端は圧力室２１に位置し、弁体１５
の圧力室端２４にも密封手段に係る変形自在な密封部月
１８−２を取付け、圧力室２１と大気■１１１の密封部
２５を仕切っている。

弁体１５のオリフィス端２３、圧力室端２４の各密封部
材１８−１．１８−２で密封された部分の冷媒圧力受圧
面積は等しくなるように構成する。

まだ、オリフィス端２３の密封部１９には弁胴体１７に
穿孔した導通孔２６が開口し大気と導通させ大気圧を作
用させている。

２７は復元ばねで、弁体１５の圧力端２４をばね座とし
て圧力室２１内に装着されている。

２８はリンクで、リンク２８の支点２９を弁胴体１７上
に、作用点３０を弁体１５上に、力点３１をアクチェー
タ９のロッド１４上に持つように構成しており、力点３
１の位置を、作用点３０に対し支点２９の反対側に持ち
、支点２９と作用点３０間の距離を交点２９と力点３１
間の距離より小さくしている。このように構成すると、
作用点３０の変位は力点３１の変位より小さくなり、ダ
イヤフラム１０の変位設定誤差が弁体１５の変位誤差に
及ぼす影響を小さくできる効果がある。

なお作用点３０の軸受３２は長穴としリンク２８の動き
に基づく支点２９、作用点３０間の距離変化を調整でき
るようにしである。

次に、以上のような構成の冷媒流量制御装置の作用効果
を説明する。

本実施例では、弁体１５のオリフィス端２３の密封部１
９に作用する冷媒の流体圧に基づく力に対１２、弁体１
５の圧力室端２４の密封部２５に作用する力を、大きさ
等しく逆向きに働らかせることかできるので、前記のオ
リフィス端２３の密封部１９に作用する冷媒の流体圧に
基づく力を相殺することができる。その結果、圧力室２
１内の復元ばね２７およびアクチェータ９内の復元はね
１２のばね力を小さくすることができ、ダイヤフラム１
０を小形化できる。

才だ、流量制御時に、弁開度の変化に応じてオリフィス
下流部２０の圧力が変化しても、密封部１９に作用する
力を相殺することができるので、負圧アクチェータ９は
オリフィス下流部２０の圧力変化の影響を受けることな
く弁体１５の変位を制御でき、制御系の不安定性や制御
不能を回避できる効果がある。

次に、本発明の他の実施例を第４図を参照して説明する
。

第４図は、本発明の他の実施例に係る冷媒流量制御弁部
の縦断面図で、アクチェータ部は図示を省略している。

図中、第３図と同一符号のものは第３図の例と同等部分
であるから、その説明を省略する。

未実施例では、弁胴体１７Ｂを弁体１５Ｂが貫通する部
分の密封部材１８Ｂ＋、圧力室側の密封部材１８Ｂ２の
両者またはいずれか一方を弾性体で形成したベローズと
し、これにばね作用を持たせることにより圧力室２１Ｂ
内に復元ばねを装着しないようにしたものである。

復元ばねを装着しないので、弁体１５Ｂの圧力室端２４
Ｂはばね座を必要とせず、単純な形状である。

このように構成すると、第３図の例で説明した効果と同
等の効果が期待できるほか、冷媒流量制御装置の弁胴体
まわりの小形化が可能となる。

次に、本発明のさらに他の実施例を第５図を参照して説
明する。

第５図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量制
御装置の縦断面図である。図中、第３゜４図と同一符号
のものは第３．−４図の例と同等部分であるから、その
説明を省略する。

第５図において、３３け張力伝達部材に係るワイヤロー
プ、３４は回動する案内手段に係るプーリーで、リンク
２８の力点３１にアクチェータの力を伝達するのにプー
リー３４を介したワイヤロープ３３を用いている。３４
け電磁ソレノイドで、先の例の負圧アクチェータ９に代
るアクチェ〜りとして用いたものである。

このように構成すると、プーリー３４を使用して力の伝
達方向を変化させることができるので、電磁ソレノイド
３５などアクチェータの設置場所を自由に設定できる効
果がある。

なお、第５図の例では、ワイヤロープ３３とプーリー３
４を用いているが、張力伝達部材にチェノ、回動する案
内手段にチェノスプロケットを用いても上記と同等の効
果が期待できる。

才だ、第５図の例では、アクチェータとして電磁ソレノ
イド３５を用いた例を示したが、先に説明した負圧アク
チェータ９を用いても良いことはいうまでもない。

次に、本発明のさらに他の実施例を第６図を参照して説
明する。

第６図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量制
御弁部の縦断面図で、図中、第４図と同一符号のものは
第４図の例と同等部分であるから、その説明を省略する
。

第６図において、３６は、弁体１５Ｃに設けた均圧孔で
、一端が圧力室２１Ｂに開口し、他端がオリフィス下流
部２０に開口している。均圧孔３６は、先の第３．４．
５図の実施例における均圧管２２に代るもので、圧力室
２１Ｂとオリフィス下流部２０とを連通し、圧力室２１
Ｂの圧力とオリフィス下流部２０の圧力とが等しくなる
ように構成したものである。

このように構成すると、弁胴体１７Ｃには均圧管板４＝
Ｊ部がないので、冷媒＃、量制御弁部をさらに小形化で
きるとともに、冷媒の漏洩箇所が減り、冷凍サイクルの
信頼性を向上させることができる。

次に、本発明のさらに他の実施例を第７図を参照して説
明する。

第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量制
御弁部の縦断面図で、図中、先の第３図ないし第６図と
同一符号のものは、それら先の例と同等Ｙｔｉ分である
から、その説明を省略する。

第７図の例（Ｊよ、弁体３８をオリフィス１６Ｃの」二
流側に配置し、リンク２８Ｃの支点２９Ｃを作用点３０
ＣにＫｌ　ｔ、力点３１側の弁胴体１７Ｃに設ｆｆＴ、
Ｌ、ｆｃ点が、先の第３図ないし第６図と異なっている
。

このように構成すると、弁を閉じたとき、弁体３８に１
・＋ｉｌＪ　（圧力による力の方向が弁を閉じる方向と
なるので、弁を締め切るだめの復元用のばねを兼用する
蜜月部材１８］３＋　−１８８２のばね力を小きくでき
て、第３図に示したアクチェータ９の１駆動力を小さく
できる。なお、本実施例では弁体３８がＦ方へ移ａｒす
ることにより弁開度が増加するものである。

次に、本発明のさらに他の実施例を第８図を参照して況
明する。

第８図ＶＪ１本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量
ｉｌｔ制御装置の縦断面図で、先の第３図ないし第７同
と同一符号のものは、それらの例と同等部分であるから
、その説明を省略する。

第８図の例では、負圧アクチェータ９１）を弁動体１７
Ｄに組入れた点が第３図ないし第７図の例と異なってい
る。すなわち、先の第３図の例に示したアクチェータ９
のロッド１４を、第８図のように弁体１５Ｄと同体のも
のとし、弁胴体１７Ｄを弁体１５Ｄが貫通する部分の密
封部１９側と、圧力室２１側との間に、アクチェータ９
Ｄを弁胴体１７１）と一体的に配設したものである。こ
こで、密封部材１８−２内の大気側の密封部２５Ｄには
大気と連通ずるための連通孔３７が開口している。

１３Ｄは負圧接続ニップルで、本例の構造上、第３図の
例と違った位置に設けられている。２２Ｄは均圧管で、
オリフィス下流部２０と圧力室２１を連通している。

このように構成することにより、アクチェータ９Ｄを別
置する必要がなく、冷媒流量制御装置をコンパクトに小
形化することができるとともに、第３図の例で説明した
制御系の安定性などの効果は同等に期待できるものであ
る。

次に、本発明のさらに他の実施例を第９図を参照して説
明する。

第９図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量制
御装置の縦断面図で、先の第８図と同一符号のものは、
先の例と同等部分であるから、その説明を省略する。

第９図の例は、密封部材を１８Ｂ１．１８Ｂ２の両者ま
たはいずれか一方を弾性体で形成したベローズとし、こ
れにばね作用を持たせることにより復元ばねを装着しな
いようにした点が第８図の例と異なるところである。

後爪ばねを用いないので、弁体１５Ｈの圧力室端２４Ｂ
は単純な形状となり、均圧管２２Ｅも少し短かくなり、
弁胴体１７Ｅも小形になっている。

このように構成すると、第８図の例と同等の効果が期待
され、冷媒流量制御装置をよりコンパクトに小型化する
ことができる。

次に、本発明のさらに他の実施例を第１０図を参照して
説明する。

第１０図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒流量
制御装置の縦断面図で、先の第７，８図と同一符号のも
のは、先の例と同等部分であるから、その説明を省略す
る。

第１０図の例は、第８．９図の均圧管２２Ｄ。

２２Ｅの代シに、弁体１５Ｆ内に均圧孔３６Ｆを設けた
点が第８．９図の例と異なるところである。

均圧孔３６Ｆはオリフィス下流部２０と圧力室２１と連
通している。

このように構成すると、第９図の例と同等の効果が期待
され、冷媒流量制御装置をさらによりコンパクトに小型
化することができる。

また、弁胴体１７Ｆには均圧管取付部がないので、冷媒
の漏洩箇所が減り、冷凍サイクルの信頼性を向上する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、冷凍サイクルの冷
媒流量制御に当り、駆動力の小さなアクチェータで、弁
開度の変化に応じオリフィス下流部の圧力が変化しても
、その影響を受けることなく弁体の変位を制御でき、制
御系の不安定性や制御不能を回避可能な冷媒流量制御装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的な冷凍サイクルの構成図、第２図は、
従来の冷媒流ｍ制御装置の縦断面図、第３図は、本発明
の一実施例に係る冷媒流量制御装置の縦断面図、第４図
は、本発明の他の実施例に係る冷媒流量制御弁部の縦断
面図、第５図は、本発明のさらに他の実施例に係る冷媒
流量制御装置の縦断面図、第６図、第７図は、いずれも
本発明のさらに他の実施例に係ゐ冷媒流量制御弁部の縦
断面図、第８図、第９図、第１０図は、いずれも本発明
のさらに他の実施例に係る冷媒流量制御装置の縦断面図
である。 ２・・・凝縮器、４・・・蒸発器、９，９Ｄ・・・負圧
アクチェータ、１４・・・ロッド、１５．１５Ｂ、１５
Ｃ。 １５１）、］　５Ｅ、１５Ｆ、３８・・・弁体、１６゜
１６Ｃ・・・オリフ・イス、１７．１７Ｂ、１７Ｃ。 １７’Ｃ、１７Ｉ）、　１７Ｅ、　１７Ｆ・・・弁胴体
、１８１．１８−２．１８Ｂ１．１８８２・・・密封部
材、１９・・・密封部、２０・・・オリフィス下流部、
２１゜２１Ｂ・・・圧力室、２２，２２１）、２２Ｅ・
・・均圧管、２３．２３Ｂ・・・オリフィス端、２４．
２４Ｂ・・・圧力室端、２５，２５Ｄ・・・密封部、２
６・・・導通孔、２７・・・復元ばね、２８，２８０・
・・リンク、２９゜２９０・・・支点、３０．３０Ｃ・
・・作用点、３１・・・力点、３３・・・ワイヤロープ
、３４・・・プーリー、３５・・・電磁ソレノイド、３
６．３６Ｆ・・・均圧孔、３７・・・連通孔。 第１図 第２図 第　３　図 第４図 第　５　図 ５ 冨〆図 Ｚ　７　図 Ｚｇ図 Ｙｑ図 Ｚ　／θ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、凝縮器から流下した冷媒を流量制御するとともに断
   熱膨張させて蒸発器へ導ひく冷媒流量制御装置であって
   、弁体の変位を制御するアクチェータと、冷媒が通過す
   るオリフィスと、そのオリフィスに対し相対的に位置を
   変位させて冷媒通過部所面積を変化しうるように一端を
   オリフィスに対向して位置させた弁体と、これらオリフ
   ィスおよび弁体を支持する弁胴体と、その弁胴体を弁体
   が貫通する部分を密封す−る密封手段とを備えた冷媒流
   量制御装置において、前記弁体が貫通する部分に対し前
   記オリフィスと反対側に、密封手段を備えた圧力室を設
   け、その圧力室内に前記弁体の他端を位置させ、前記弁
   体が貫通する部分の密封部に作用する流体圧を前記圧力
   室に導び〈連通部を設けるように構成し７たことを特徴
   とする冷媒流量制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、圧力室
   内に復元ばねを装着したものである冷媒流量制御装置。 ３、ＩＷｆ許請求の範囲第１項記載のものにおいて、弁
   体が貫通する部分の密封手段と圧力室の密封手段との少
   なくとも一方の密封手段を弾性体としたものである冷媒
   流量制御装置。 ４、％許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
   ずれかにおいて、アクチェータと弁体とを連結する手段
   として、アクチェータのロッドに力点をもち、支点を弁
   胴体に、作用点を弁体にもち、当該作用点の変位が前記
   力点の変位よシ小さくなるように構成したリンク機構を
   設けたものである冷媒流量制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項記載のもののい
   ずれかにおいて、リンク機構の力点にアクチェータの力
   を伝達する手段として、回動する案内手段を介した張力
   伝達部材を用いたものである冷媒流量制御装置。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
   ずれかにおいて、アクチェータのロッドを弁体と同体の
   ものとし、弁胴体を弁体が貫通する部分の密封部側と圧
   力室側との間に、弁胴体と一体的にアクグーエータを配
   設したものである冷媒流量制御装置。