JP2000266429A - 膨張弁 - Google Patents
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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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
- F25B41/31—Expansion valves
- F25B41/34—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
- F25B41/35—Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by rotary motors, e.g. by stepping motors
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械式膨張弁をベースとした簡単な構成で、
環境負荷の状態に応じて開度特性を調整することのでき
る膨張弁を提供することを目的とする。 【解決手段】 機械式膨張弁の底部でコイルバネ８を下
方から支持する支持体を、ネジ機構により弁本体１の底
部を上下する調整ナット１１により構成するとともに、
上記調整ナット１１をステッピングモータ１２により駆
動してコイルバネ８への付勢力を調整することにより、
弁体の５の開度を段階的に変化させることのできる膨張
弁２５を構成し、更に、外気温センサ２９ｋを備えた環
境負荷検出手段２９を設け、上記環境負荷検出手段２９
で検出した負荷状態に応じて、上記コイルバネ８への付
勢力を調整するようにした。
環境負荷の状態に応じて開度特性を調整することのでき
る膨張弁を提供することを目的とする。 【解決手段】 機械式膨張弁の底部でコイルバネ８を下
方から支持する支持体を、ネジ機構により弁本体１の底
部を上下する調整ナット１１により構成するとともに、
上記調整ナット１１をステッピングモータ１２により駆
動してコイルバネ８への付勢力を調整することにより、
弁体の５の開度を段階的に変化させることのできる膨張
弁２５を構成し、更に、外気温センサ２９ｋを備えた環
境負荷検出手段２９を設け、上記環境負荷検出手段２９
で検出した負荷状態に応じて、上記コイルバネ８への付
勢力を調整するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置や冷凍装
置等の冷凍サイクルに用いられる膨張弁の構造にに関す
るものである。
置等の冷凍サイクルに用いられる膨張弁の構造にに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、例えば特開昭６１−１０５０６
６号公報に記載された従来の機械式膨張弁の構成を示す
図で、図７は冷凍サイクルにおける上記膨張弁の位置を
示す図である。図６，図７において、２１はコンプレッ
サ、２２はコンデンサ、２４はレシーバタンク、５０は
膨張弁、２６はエバポレータ、５１はエバポレータ２６
の出口側に設けられた感温筒である。従来の膨張弁５０
は、冷媒が封入され、上記感温筒５１の温度変化により
上記冷媒の圧力が変化する圧力室５２と、上記圧力変化
により上下動するダイヤフラム５３と、コンデンサ２１
の出口側から送られてきた高圧の液冷媒を導入する入口
側通路５４と、上記入口側通路５４と出口側通路５５と
の間に設けられ高圧の液冷媒を断熱膨張させるオリフィ
ス５６と、上記オリフィス５６の開度調整を行う弁体５
７と、上記ダイヤフラム５３に連結される弁棒５８と、
上記弁体５７を閉じる方向に付勢するコイルバネ５９
と、上記コイルバネ５９を支持する作動体６０とを備え
ている。上記作動体６０は、先端がコイルバネ５９と連
結され基端に座６０ａが取付けられたロッド６０ｂと、
このロッド６０ｂを上下動させる電磁石６１とから構成
され、上記入口側通路５４の下部に上記入口側通路５４
とは分離して設けられた作動体収納室６２に収納されて
いる。
６号公報に記載された従来の機械式膨張弁の構成を示す
図で、図７は冷凍サイクルにおける上記膨張弁の位置を
示す図である。図６，図７において、２１はコンプレッ
サ、２２はコンデンサ、２４はレシーバタンク、５０は
膨張弁、２６はエバポレータ、５１はエバポレータ２６
の出口側に設けられた感温筒である。従来の膨張弁５０
は、冷媒が封入され、上記感温筒５１の温度変化により
上記冷媒の圧力が変化する圧力室５２と、上記圧力変化
により上下動するダイヤフラム５３と、コンデンサ２１
の出口側から送られてきた高圧の液冷媒を導入する入口
側通路５４と、上記入口側通路５４と出口側通路５５と
の間に設けられ高圧の液冷媒を断熱膨張させるオリフィ
ス５６と、上記オリフィス５６の開度調整を行う弁体５
７と、上記ダイヤフラム５３に連結される弁棒５８と、
上記弁体５７を閉じる方向に付勢するコイルバネ５９
と、上記コイルバネ５９を支持する作動体６０とを備え
ている。上記作動体６０は、先端がコイルバネ５９と連
結され基端に座６０ａが取付けられたロッド６０ｂと、
このロッド６０ｂを上下動させる電磁石６１とから構成
され、上記入口側通路５４の下部に上記入口側通路５４
とは分離して設けられた作動体収納室６２に収納されて
いる。
【０００３】次に、動作について説明する。エバポレー
タ２６の出口側に設けられた感温筒５１は圧力室５２と
連結されており、エバポレータ２６の出口側の温度に応
じて上記圧力室５２の圧力が変化する。エバポレータ２
６の出口側の温度が高い場合には、圧力室５２の圧力が
上昇しダイヤフラム５３が下方向へ膨らむ。そのため、
弁棒５８がコイルバネ５９のバネ力に抗して下降して弁
体５７を下方向に押し下げるので、オリフィス５６の開
度が大きくなる。一方、エバポレータ２６の出口側の温
度が低くなると、圧力室５３の圧力が下降するため、コ
イルバネ５９が伸長する力の方がが大きくなり、弁体５
７は上方向に押し上げられ、オリフィス５６の開度が小
さくなる。上記電磁石６１は、エバポレータ２６内に設
けられた図示しないサーミスタとアンプとに接続されて
おり、サーミスタの出力（温度）が上記アンプに設定さ
れた「作動設定値」（設定温度；例えば５℃）を越えた
場合に通電され、上記ロッド６０ｂの座６０ａを吸引
し、上記ロッド６０ｂによりコイルバネ５９を上方に付
勢するように構成されいる。そして、冷房運転の初期の
ように、エバポレータ２６の温度が上記作動設定値より
も高い場合には上記電磁石６１に通電し、コイルバネ５
９の弁体５７に対する付勢力を高めてオリフィス５６の
開度が小さくなるようにし、冷房運転安定期には上記電
磁石６１の通電を停止し、作動体６０によるコイルバネ
５９への付勢力を解除して、コイルバネ５９のスプリン
グ力と圧力室５２の圧力とに応じてオリフィス５６の開
度調整を行うようにする。
タ２６の出口側に設けられた感温筒５１は圧力室５２と
連結されており、エバポレータ２６の出口側の温度に応
じて上記圧力室５２の圧力が変化する。エバポレータ２
６の出口側の温度が高い場合には、圧力室５２の圧力が
上昇しダイヤフラム５３が下方向へ膨らむ。そのため、
弁棒５８がコイルバネ５９のバネ力に抗して下降して弁
体５７を下方向に押し下げるので、オリフィス５６の開
度が大きくなる。一方、エバポレータ２６の出口側の温
度が低くなると、圧力室５３の圧力が下降するため、コ
イルバネ５９が伸長する力の方がが大きくなり、弁体５
７は上方向に押し上げられ、オリフィス５６の開度が小
さくなる。上記電磁石６１は、エバポレータ２６内に設
けられた図示しないサーミスタとアンプとに接続されて
おり、サーミスタの出力（温度）が上記アンプに設定さ
れた「作動設定値」（設定温度；例えば５℃）を越えた
場合に通電され、上記ロッド６０ｂの座６０ａを吸引
し、上記ロッド６０ｂによりコイルバネ５９を上方に付
勢するように構成されいる。そして、冷房運転の初期の
ように、エバポレータ２６の温度が上記作動設定値より
も高い場合には上記電磁石６１に通電し、コイルバネ５
９の弁体５７に対する付勢力を高めてオリフィス５６の
開度が小さくなるようにし、冷房運転安定期には上記電
磁石６１の通電を停止し、作動体６０によるコイルバネ
５９への付勢力を解除して、コイルバネ５９のスプリン
グ力と圧力室５２の圧力とに応じてオリフィス５６の開
度調整を行うようにする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の膨張弁は、作動体６０であるソレノイドを収納する
作動体収納室６２を設ける必要があるためボディ加工が
複雑になるだけでなく、膨張弁の開閉をフィードバック
制御によるソレノイドのオン・オフによって行っている
ので、コイルバネ５９の付勢調整中にハンチングが生じ
易いといった問題点があった。更に、上記膨張弁では、
エバポレータ２６の出口側の空気温度のみで、膨張弁の
開閉を調整しており、冷凍サイクルの環境負荷を考慮し
ていないため、負荷に応じた開度調整ができなかった。
なお、リニアモータを電子制御して膨張弁の開度調整を
行う電子式膨張弁を用いれば、膨張弁の開閉を連続的に
かつ滑らかに行うことは可能であるが、このような電子
式膨張弁は機械式膨張弁に比べて部品点数も多くかつ制
御も複雑なので、装置が大型化するだけでなく高価にな
るといった欠点がある。
来の膨張弁は、作動体６０であるソレノイドを収納する
作動体収納室６２を設ける必要があるためボディ加工が
複雑になるだけでなく、膨張弁の開閉をフィードバック
制御によるソレノイドのオン・オフによって行っている
ので、コイルバネ５９の付勢調整中にハンチングが生じ
易いといった問題点があった。更に、上記膨張弁では、
エバポレータ２６の出口側の空気温度のみで、膨張弁の
開閉を調整しており、冷凍サイクルの環境負荷を考慮し
ていないため、負荷に応じた開度調整ができなかった。
なお、リニアモータを電子制御して膨張弁の開度調整を
行う電子式膨張弁を用いれば、膨張弁の開閉を連続的に
かつ滑らかに行うことは可能であるが、このような電子
式膨張弁は機械式膨張弁に比べて部品点数も多くかつ制
御も複雑なので、装置が大型化するだけでなく高価にな
るといった欠点がある。
【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、機械式膨張弁をベースとした簡単な構成で、環
境負荷の状態に応じて開度特性を調整することのできる
膨張弁を提供することを目的とする。
もので、機械式膨張弁をベースとした簡単な構成で、環
境負荷の状態に応じて開度特性を調整することのできる
膨張弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の膨張弁
は、冷凍サイクルの環境負荷を検出する手段と、上記検
出された負荷に応じて上記コイルバネの付勢力を調整す
る調整手段とを設けて膨張弁の開度特性を調整するもの
である。
は、冷凍サイクルの環境負荷を検出する手段と、上記検
出された負荷に応じて上記コイルバネの付勢力を調整す
る調整手段とを設けて膨張弁の開度特性を調整するもの
である。
【０００７】請求項２に記載の膨張弁は、膨張弁に上記
調整手段を駆動するアクチュエータを接続したものであ
る。
調整手段を駆動するアクチュエータを接続したものであ
る。
【０００８】請求項３に記載の膨張弁は、膨張弁の開度
特性の調整を段階的に行うようにしたものである。
特性の調整を段階的に行うようにしたものである。
【０００９】請求項４に記載の膨張弁は、調整手段を駆
動するアクチュエータをステッピングモータにより構成
したものである。
動するアクチュエータをステッピングモータにより構成
したものである。
【００１０】請求項５に記載の膨張弁は、ステッピング
モータのロータ部を膨張弁の内部に組み込むようにした
ものである。
モータのロータ部を膨張弁の内部に組み込むようにした
ものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係わる車両用
空調装置の冷凍サイクルの概略を示す図である。同図に
おいて、２１は図示しないエンジンに電磁クラッチを介
して連結され、導入された低圧の冷媒を圧縮して高温高
圧のガス冷媒とし吐出するコンプレッサ、２２はコンデ
ンサ用ファン２３により送られる空気との熱交換により
上記ガス冷媒を冷却し凝縮するコンデンサ、２４は上記
凝縮されて気相と液相とが混合された冷媒を気液分離す
るレシーバタンク、２５は上記レシーバタンク２４から
送られてきた高温高圧の液冷媒を断熱的に膨張させて低
温低圧の冷媒とする膨張弁、２６は上記低温低圧の冷媒
を空調用ファン２７により送られる空気との熱交換によ
り暖めて蒸発させるエバポレータである。また、２９は
車両のバンパー近傍に設置された外気温センサ２９ｋを
備え、この外気温センサ２９ｋで検出した外気温Ｔkに
基づいて冷凍サイクルの環境負荷状態を検出する環境負
荷検出手段、３０は上記膨張弁２５に取付けられ、上記
環境負荷検出手段２９から出力される負荷状態に応じて
膨張弁の開度特性を調整する手段（後述する図２の調整
ナット１１）を駆動するためのアクチュエータであるス
テッピングモータ１２を駆動制御するモータ駆動装置で
ある。
て、図面に基づき説明する。 実施の形態１．図１は、本実施の形態１に係わる車両用
空調装置の冷凍サイクルの概略を示す図である。同図に
おいて、２１は図示しないエンジンに電磁クラッチを介
して連結され、導入された低圧の冷媒を圧縮して高温高
圧のガス冷媒とし吐出するコンプレッサ、２２はコンデ
ンサ用ファン２３により送られる空気との熱交換により
上記ガス冷媒を冷却し凝縮するコンデンサ、２４は上記
凝縮されて気相と液相とが混合された冷媒を気液分離す
るレシーバタンク、２５は上記レシーバタンク２４から
送られてきた高温高圧の液冷媒を断熱的に膨張させて低
温低圧の冷媒とする膨張弁、２６は上記低温低圧の冷媒
を空調用ファン２７により送られる空気との熱交換によ
り暖めて蒸発させるエバポレータである。また、２９は
車両のバンパー近傍に設置された外気温センサ２９ｋを
備え、この外気温センサ２９ｋで検出した外気温Ｔkに
基づいて冷凍サイクルの環境負荷状態を検出する環境負
荷検出手段、３０は上記膨張弁２５に取付けられ、上記
環境負荷検出手段２９から出力される負荷状態に応じて
膨張弁の開度特性を調整する手段（後述する図２の調整
ナット１１）を駆動するためのアクチュエータであるス
テッピングモータ１２を駆動制御するモータ駆動装置で
ある。
【００１２】また、図２（ａ）は膨張弁２５の構成を示
す図で、図２（ｂ）は弁本体１の側面図である。なお、
説明の都合上、（ａ）図においては、弁本体１のみを縦
断面図で示した。アルミニウム製の角柱状の弁本体１に
は、コンデンサ２２の出口側からからレシーバタンク２
４を介して送られてきた高温高圧の液冷媒を導入する入
口側通路２と、上記入口側通路２とエバポレータ２６の
入り口側に接続される出口側通路４との間に設けられ、
高圧の液冷媒を断熱膨張させるオリフィス３と、上記オ
リフィス３の開度調整を行うボール弁（以下、弁体とい
う）５と、エバポレータ２６の出口側の配管に接続さ
れ、エバポレータ２６の出口側から送られた冷媒を通過
させる低圧通路６とが設けられている。オリフィス３
は、下辺が広い台形状の断面形状を有した弁本体１の中
心軸に沿って形成された開口で、このオリフィス３の下
側に位置する冷媒入口側の下方には、上記弁体５と、こ
の弁体５を下側から支持するブロック状の弁部材７と、
上記弁部材７に一端が連結されたコイルバネ８とから構
成された弁機構を収納する弁室９が設けられている。上
記コイルバネ８は圧縮バネで、上記弁体７を上記オリフ
ィス３が閉じる方向、すなわち上方に上記弁体７を付勢
している。なお、上記弁室９の底部はＯリング１０と、
上記コイルバネ８の付勢力を調整することにより膨張弁
の開度特性を調整する調整手段である六角穴付きの調整
ナット１１とにより密閉されており、上記コイルバネ８
の他端は、上記調整ナット１１の上部、すなわち六角穴
１１ａと反対側の面で上記調整ナット１１に当接されて
いる。上記調整ナット１１には、その側面の下部にネジ
部１１ｂが形成されており、弁本体１の弁室９の底部側
の内周部に形成されたネジ穴９ｂに螺接される。したが
って、上記調整ナット１１の挿入位置により、上記コイ
ルバネ８の長さ、すなわち付勢力を調整しすることがで
きる。なお、上記Ｏリング１０は、調整ナット１１の側
面の上部に設けられた溝１１ｃの位置に取付けられる。
また、１２は上記調整ナット１１の六角穴１１ａに挿入
される六角レンチ１３を、ギヤボックス１２Ｇのギヤ機
構を介して上記調整ナット１１を回転させ、調整ナット
１１の挿入位置を調整するステッピングモータで、この
ステッピングモータ１２は、ステッピングモータ１２と
一体に連結されたギヤボックス１２Ｇを固定する固定フ
ランジ１４を介して固定ネジ１５により弁本体１の底部
側から弁本体１に取付けられる。
す図で、図２（ｂ）は弁本体１の側面図である。なお、
説明の都合上、（ａ）図においては、弁本体１のみを縦
断面図で示した。アルミニウム製の角柱状の弁本体１に
は、コンデンサ２２の出口側からからレシーバタンク２
４を介して送られてきた高温高圧の液冷媒を導入する入
口側通路２と、上記入口側通路２とエバポレータ２６の
入り口側に接続される出口側通路４との間に設けられ、
高圧の液冷媒を断熱膨張させるオリフィス３と、上記オ
リフィス３の開度調整を行うボール弁（以下、弁体とい
う）５と、エバポレータ２６の出口側の配管に接続さ
れ、エバポレータ２６の出口側から送られた冷媒を通過
させる低圧通路６とが設けられている。オリフィス３
は、下辺が広い台形状の断面形状を有した弁本体１の中
心軸に沿って形成された開口で、このオリフィス３の下
側に位置する冷媒入口側の下方には、上記弁体５と、こ
の弁体５を下側から支持するブロック状の弁部材７と、
上記弁部材７に一端が連結されたコイルバネ８とから構
成された弁機構を収納する弁室９が設けられている。上
記コイルバネ８は圧縮バネで、上記弁体７を上記オリフ
ィス３が閉じる方向、すなわち上方に上記弁体７を付勢
している。なお、上記弁室９の底部はＯリング１０と、
上記コイルバネ８の付勢力を調整することにより膨張弁
の開度特性を調整する調整手段である六角穴付きの調整
ナット１１とにより密閉されており、上記コイルバネ８
の他端は、上記調整ナット１１の上部、すなわち六角穴
１１ａと反対側の面で上記調整ナット１１に当接されて
いる。上記調整ナット１１には、その側面の下部にネジ
部１１ｂが形成されており、弁本体１の弁室９の底部側
の内周部に形成されたネジ穴９ｂに螺接される。したが
って、上記調整ナット１１の挿入位置により、上記コイ
ルバネ８の長さ、すなわち付勢力を調整しすることがで
きる。なお、上記Ｏリング１０は、調整ナット１１の側
面の上部に設けられた溝１１ｃの位置に取付けられる。
また、１２は上記調整ナット１１の六角穴１１ａに挿入
される六角レンチ１３を、ギヤボックス１２Ｇのギヤ機
構を介して上記調整ナット１１を回転させ、調整ナット
１１の挿入位置を調整するステッピングモータで、この
ステッピングモータ１２は、ステッピングモータ１２と
一体に連結されたギヤボックス１２Ｇを固定する固定フ
ランジ１４を介して固定ネジ１５により弁本体１の底部
側から弁本体１に取付けられる。
【００１３】一方、オリフィス３の上側に位置する冷媒
出口側の上方には、弁体５の上側に当接され、後述する
ダイヤフラム装置１６の作用により、上記弁体５を上記
オリフィス３が開く方向、すなわち下方に付勢する作動
棒１７と、上記作動棒１７に連結され上部に延長する感
熱棒１８とを収納する孔１９が上記低圧通路６を貫通す
るように形成されている。なお、上記感熱棒１８の中央
部（感温部）１８ａは、上記低圧通路６を通過するエバ
ポレータ２６の出口側から送られた冷媒の温度を検知す
るため、上記孔１９が上記低圧通路６を貫通する部分に
配置され、一端（下部）は上記作動棒１７に、他端（上
部）はダイヤフラム装置１６に固定されている。ダイヤ
フラム装置１６は、弁本体１の上記低圧通路６の上部に
設けられ、金属性のダイヤフラム１６ａと、上記ダイヤ
フラム１６ａにより上，下に分離された上部圧力室１６
ｂ及び下部圧力室１６ｃと、上記ダイヤフラム１６ａの
下部圧力室１６ｃ側で上記ダイヤフラム１６ａの受け部
となるストッパ部１６ｄとを備えている。上記上部圧力
室１６ｂにはダイヤフラム駆動媒体が充填されており、
このダイヤフラム駆動媒体には上記低圧通路６を流れる
冷媒蒸気の熱が感熱棒１８を伝わって伝達され、その熱
により上記ダイヤフラム駆動媒体の温度に対応する圧力
Ｐ1をダイヤフラム１６ａの上面側に負荷する。一方、
下部圧力室１６ｃは低圧通路６に連通されており、上記
冷媒蒸気の圧力Ｐ2をダイヤフラム１６ａの下面側に負
荷する。また、ダイヤフラム装置１６は、上記ストッパ
部１６ｄの裏面（下側）において、上記感熱棒１８の上
部と接続され、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ1と下部圧力
室１６ｃの圧力Ｐ2との圧力差に応じてダイヤフラム１
６ａを変位させ、上記感熱棒１８を介して上記作動棒１
７への付勢力を変化させて弁体５の位置を調整する。な
お、上記感熱棒１８の上部１８ｂの径は、感熱棒１８が
下部圧力室１６ｃ内を上，下方向に摺動できるように、
上記中央部１８ａの径よりも大きく形成されている。
出口側の上方には、弁体５の上側に当接され、後述する
ダイヤフラム装置１６の作用により、上記弁体５を上記
オリフィス３が開く方向、すなわち下方に付勢する作動
棒１７と、上記作動棒１７に連結され上部に延長する感
熱棒１８とを収納する孔１９が上記低圧通路６を貫通す
るように形成されている。なお、上記感熱棒１８の中央
部（感温部）１８ａは、上記低圧通路６を通過するエバ
ポレータ２６の出口側から送られた冷媒の温度を検知す
るため、上記孔１９が上記低圧通路６を貫通する部分に
配置され、一端（下部）は上記作動棒１７に、他端（上
部）はダイヤフラム装置１６に固定されている。ダイヤ
フラム装置１６は、弁本体１の上記低圧通路６の上部に
設けられ、金属性のダイヤフラム１６ａと、上記ダイヤ
フラム１６ａにより上，下に分離された上部圧力室１６
ｂ及び下部圧力室１６ｃと、上記ダイヤフラム１６ａの
下部圧力室１６ｃ側で上記ダイヤフラム１６ａの受け部
となるストッパ部１６ｄとを備えている。上記上部圧力
室１６ｂにはダイヤフラム駆動媒体が充填されており、
このダイヤフラム駆動媒体には上記低圧通路６を流れる
冷媒蒸気の熱が感熱棒１８を伝わって伝達され、その熱
により上記ダイヤフラム駆動媒体の温度に対応する圧力
Ｐ1をダイヤフラム１６ａの上面側に負荷する。一方、
下部圧力室１６ｃは低圧通路６に連通されており、上記
冷媒蒸気の圧力Ｐ2をダイヤフラム１６ａの下面側に負
荷する。また、ダイヤフラム装置１６は、上記ストッパ
部１６ｄの裏面（下側）において、上記感熱棒１８の上
部と接続され、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ1と下部圧力
室１６ｃの圧力Ｐ2との圧力差に応じてダイヤフラム１
６ａを変位させ、上記感熱棒１８を介して上記作動棒１
７への付勢力を変化させて弁体５の位置を調整する。な
お、上記感熱棒１８の上部１８ｂの径は、感熱棒１８が
下部圧力室１６ｃ内を上，下方向に摺動できるように、
上記中央部１８ａの径よりも大きく形成されている。
【００１４】エバポレータ２６の出口側の温度が高い場
合には、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ 1の圧力が上昇しダ
イヤフラム１６ａ下方向へ膨らむ。そのため、上記感熱
棒１８と連結されている作動棒１７がコイルバネ８のバ
ネ力に抗して下降して弁体５を押し下げるので、オリフ
ィス３の開度が大きくなる。これにより、エバポレータ
２６への冷媒供給量が多くなり、エバポレータ２６の温
度は低下する。一方、エバポレータ２６の出口側の温度
が低くなると、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ1の圧力が下
降するため、コイルバネ８が伸長する力の方が大きくな
り、弁体５は上方向に押し上げられ、オリフィス５６の
開度が小さくなり、エバポレータ２６の温度が上昇す
る。ここで、ステッピングモータ１２を駆動して調整ナ
ット１１の六角穴１１ａに挿入されている六角レンチを
回転させると、上記調整ナット１１が回転する。上記調
整ナット１１は弁本体１の弁室９の底部に形成されたネ
ジ穴９ｂに螺接されているので、上記調整ナット１１は
上記ネジ穴１ｂに沿って、例えば上部方向に移動し、コ
イルバネ８へ付勢力を与える。下部方向に移動した場合
には、コイルバネ８への付勢力を弱める。図３（ａ），
（ｂ）は、ステッピングモータ１２を駆動し、上記調整
ナット１１の位置を変化させたときの弁体５の位置を示
す模式図で、（ａ）図は上記調整ナット１１が底部まで
引き下げられた状態で、コイルバネ８への付勢力が最も
弱い状態を示し、（ｂ）図は上記調整ナット１１が最上
部まで持ち上げられた状態で、コイルバネ８への付勢力
が最も強い状態を示す。図４は、ダイヤフラム駆動媒体
（ＨＦＣ−１３４ａ）の飽和蒸気圧の特性と、エバポレ
ータ２６の出口側の温度と膨張弁が開くときの上部圧力
室１６ｂの圧力Ｐ1との関係を示す特性曲線（開弁特性
または静止過熱度特性という）を示すグラフである。上
記飽和蒸気圧の特性と上記開弁特性とのずれの温度は、
コイルバネ８のスプリング力によって決り、その値を静
止過熱度（ＳＨ）と呼ぶ。本発明の膨張弁２５は、上述
したように、上記ステッピングモータ１２を駆動して六
角レンチ１３の回転角を変化させることで、コイルバネ
８の位置を調整し、上記開弁特性の静止過熱度の値を調
整する。なお、同図において、開弁特性Ａは低負荷時、
例えばコンプレッサ２１が断続運転している時などの液
バック防止モードでの特性曲線を示し、開弁特性Ｂは高
負荷時での特性曲線を示す。上記開弁特性Ａ〜Ｂの間に
最適効率運転モードが存在する。
合には、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ 1の圧力が上昇しダ
イヤフラム１６ａ下方向へ膨らむ。そのため、上記感熱
棒１８と連結されている作動棒１７がコイルバネ８のバ
ネ力に抗して下降して弁体５を押し下げるので、オリフ
ィス３の開度が大きくなる。これにより、エバポレータ
２６への冷媒供給量が多くなり、エバポレータ２６の温
度は低下する。一方、エバポレータ２６の出口側の温度
が低くなると、上部圧力室１６ｂの圧力Ｐ1の圧力が下
降するため、コイルバネ８が伸長する力の方が大きくな
り、弁体５は上方向に押し上げられ、オリフィス５６の
開度が小さくなり、エバポレータ２６の温度が上昇す
る。ここで、ステッピングモータ１２を駆動して調整ナ
ット１１の六角穴１１ａに挿入されている六角レンチを
回転させると、上記調整ナット１１が回転する。上記調
整ナット１１は弁本体１の弁室９の底部に形成されたネ
ジ穴９ｂに螺接されているので、上記調整ナット１１は
上記ネジ穴１ｂに沿って、例えば上部方向に移動し、コ
イルバネ８へ付勢力を与える。下部方向に移動した場合
には、コイルバネ８への付勢力を弱める。図３（ａ），
（ｂ）は、ステッピングモータ１２を駆動し、上記調整
ナット１１の位置を変化させたときの弁体５の位置を示
す模式図で、（ａ）図は上記調整ナット１１が底部まで
引き下げられた状態で、コイルバネ８への付勢力が最も
弱い状態を示し、（ｂ）図は上記調整ナット１１が最上
部まで持ち上げられた状態で、コイルバネ８への付勢力
が最も強い状態を示す。図４は、ダイヤフラム駆動媒体
（ＨＦＣ−１３４ａ）の飽和蒸気圧の特性と、エバポレ
ータ２６の出口側の温度と膨張弁が開くときの上部圧力
室１６ｂの圧力Ｐ1との関係を示す特性曲線（開弁特性
または静止過熱度特性という）を示すグラフである。上
記飽和蒸気圧の特性と上記開弁特性とのずれの温度は、
コイルバネ８のスプリング力によって決り、その値を静
止過熱度（ＳＨ）と呼ぶ。本発明の膨張弁２５は、上述
したように、上記ステッピングモータ１２を駆動して六
角レンチ１３の回転角を変化させることで、コイルバネ
８の位置を調整し、上記開弁特性の静止過熱度の値を調
整する。なお、同図において、開弁特性Ａは低負荷時、
例えばコンプレッサ２１が断続運転している時などの液
バック防止モードでの特性曲線を示し、開弁特性Ｂは高
負荷時での特性曲線を示す。上記開弁特性Ａ〜Ｂの間に
最適効率運転モードが存在する。
【００１５】本実施の形態では、膨張弁２５の開度特性
を、環境負荷検出手段２９からの出力に応じて段階に制
御するもので、環境負荷検出手段２９は外気温センサ２
９ｋで検出した外気温Ｔkに基づいて冷凍サイクルの環
境負荷状態を検出し、この検出された負荷に応じ、ステ
ッピングモータ１２を駆動して上記コイルバネ８の付勢
力を調整する調整ナット１１の挿入位置を調整し、膨張
弁の開度特性を調整する。例えば外気温Ｔkが高い夏季
では、冷凍サイクルの環境負荷が重いので、図３（ａ）
に示すように、コイルバネ８への付勢力を小さくして、
膨張弁の開弁特性を図４のＢの方向に移動させ、エバポ
レータ２６への冷媒供給量を多くするようにする。ま
た、上記環境負荷が軽い場合には、図３（ｂ）に示すよ
うに、コイルバネ８への付勢力を小さくして、膨張弁の
開弁特性を図４のＡの方向に移動させる。なお、上記ス
テッピングモータ１２に代えてリニアモータを用いても
膨張弁２５の開度制御を行うことができるが、環境負荷
に対する膨張弁２５の開度制御は、例えば３〜４段階で
十分であるので、小型でかつ制御も容易で安価なステッ
ピングモータを用いる方が望ましい。
を、環境負荷検出手段２９からの出力に応じて段階に制
御するもので、環境負荷検出手段２９は外気温センサ２
９ｋで検出した外気温Ｔkに基づいて冷凍サイクルの環
境負荷状態を検出し、この検出された負荷に応じ、ステ
ッピングモータ１２を駆動して上記コイルバネ８の付勢
力を調整する調整ナット１１の挿入位置を調整し、膨張
弁の開度特性を調整する。例えば外気温Ｔkが高い夏季
では、冷凍サイクルの環境負荷が重いので、図３（ａ）
に示すように、コイルバネ８への付勢力を小さくして、
膨張弁の開弁特性を図４のＢの方向に移動させ、エバポ
レータ２６への冷媒供給量を多くするようにする。ま
た、上記環境負荷が軽い場合には、図３（ｂ）に示すよ
うに、コイルバネ８への付勢力を小さくして、膨張弁の
開弁特性を図４のＡの方向に移動させる。なお、上記ス
テッピングモータ１２に代えてリニアモータを用いても
膨張弁２５の開度制御を行うことができるが、環境負荷
に対する膨張弁２５の開度制御は、例えば３〜４段階で
十分であるので、小型でかつ制御も容易で安価なステッ
ピングモータを用いる方が望ましい。
【００１６】このように本実施の形態１によれば、機械
式膨張弁の底部でコイルバネ８を下方から支持する支持
体を、ネジ機構により弁本体１の底部を上下する調整ナ
ット１１により構成するとともに、上記調整ナット１１
をステッピングモータ１２により駆動してコイルバネ８
への付勢力を調整することにより、弁体５の開度を段階
的に変化させることのできる膨張弁２５を構成し、更
に、外気温センサ２９ｋを備えた環境負荷検出手段２９
を設け、上記環境負荷検出手段２９で検出した負荷状態
に応じて、上記コイルバネ８への付勢力を調整するよう
にしたので、機械式膨張弁をベースとした簡単な構成
で、環境負荷の状態に応じた膨張弁２５の開度特性を調
整することができる。また、上記膨張弁２５の開度特性
を上記負荷に応じて段階的にコイルバネ８位置を調整す
るようにしたので、従来装置のソレノイドのオンオフに
よるフィードバック制御に比較して安定した調整を行う
ことができる。
式膨張弁の底部でコイルバネ８を下方から支持する支持
体を、ネジ機構により弁本体１の底部を上下する調整ナ
ット１１により構成するとともに、上記調整ナット１１
をステッピングモータ１２により駆動してコイルバネ８
への付勢力を調整することにより、弁体５の開度を段階
的に変化させることのできる膨張弁２５を構成し、更
に、外気温センサ２９ｋを備えた環境負荷検出手段２９
を設け、上記環境負荷検出手段２９で検出した負荷状態
に応じて、上記コイルバネ８への付勢力を調整するよう
にしたので、機械式膨張弁をベースとした簡単な構成
で、環境負荷の状態に応じた膨張弁２５の開度特性を調
整することができる。また、上記膨張弁２５の開度特性
を上記負荷に応じて段階的にコイルバネ８位置を調整す
るようにしたので、従来装置のソレノイドのオンオフに
よるフィードバック制御に比較して安定した調整を行う
ことができる。
【００１７】なお、上記実施の形態１では、車両用空調
装置の冷凍サイクルについて説明したが、本発明の膨張
弁は冷凍装置等の他の冷凍サイクルに用いても有効であ
る。また、上記ステッピングモータ１２に代えてリニア
モータを用いても膨張弁２５の開度制御を行うことがで
きるが、環境負荷に対する膨張弁２５の開度特性の調整
は、例えば３〜４段階で十分であるので、小型でかつ制
御も容易で安価なステッピングモータを用いる方が望ま
しい。
装置の冷凍サイクルについて説明したが、本発明の膨張
弁は冷凍装置等の他の冷凍サイクルに用いても有効であ
る。また、上記ステッピングモータ１２に代えてリニア
モータを用いても膨張弁２５の開度制御を行うことがで
きるが、環境負荷に対する膨張弁２５の開度特性の調整
は、例えば３〜４段階で十分であるので、小型でかつ制
御も容易で安価なステッピングモータを用いる方が望ま
しい。
【００１８】実施の形態２．上記実施の形態１では、機
械式膨張弁にステッピングモータ１２を外付けした構成
としたが、図５に示すように、ステッピングモータ１２
のロータ３１のみを弁本体１の弁室９の底部に組み込
み、弁本体１の外部に設けられたステータ３２により上
記ロータ３１を回転させてコイルバネ８の位置を調整す
るようにすれば、膨張弁を更に小型化することができ
る。ロータ３１は、コイルバネ８の下部を収納する溝部
３３を有するブロック状の支持部材３１ａと、上記支持
部材３１ａからステータ３２の中心部を貫通して下方に
延長する棒状の軸３１ｂとから構成され、この軸３１ｂ
の上記支持部材３１ａの下側には、外周部にネジ部３４
ａが形成された上記六角ナット３４が嵌合されている。
この六角ナット３４は、弁本体１の弁室９の底部に形成
されたネジ穴９ｂに螺接されている。なお、上記ロータ
３１の摺動部３１ｃを収納するロータ取付部材３５は、
弁本体１の気密性を保持するよう、Ｏリング３６を介し
て上記弁室９の底部に固定される。ステータ３２に通電
してロータ３１を回転させると、上記ロータ３１に嵌挿
された六角ナット３４が上記ネジ穴９ｂに沿って回転し
ながら、例えば上部方向に移動し、コイルバネ８へ付勢
力を与える。また、下部方向に移動した場合には、コイ
ルバネ８への付勢力を弱めるように作用する。また、本
実施の形態２では、上下方向に移動するロータ３１には
Ｏリングがないので、気密性を確実に確保することがで
きるという利点を有する。
械式膨張弁にステッピングモータ１２を外付けした構成
としたが、図５に示すように、ステッピングモータ１２
のロータ３１のみを弁本体１の弁室９の底部に組み込
み、弁本体１の外部に設けられたステータ３２により上
記ロータ３１を回転させてコイルバネ８の位置を調整す
るようにすれば、膨張弁を更に小型化することができ
る。ロータ３１は、コイルバネ８の下部を収納する溝部
３３を有するブロック状の支持部材３１ａと、上記支持
部材３１ａからステータ３２の中心部を貫通して下方に
延長する棒状の軸３１ｂとから構成され、この軸３１ｂ
の上記支持部材３１ａの下側には、外周部にネジ部３４
ａが形成された上記六角ナット３４が嵌合されている。
この六角ナット３４は、弁本体１の弁室９の底部に形成
されたネジ穴９ｂに螺接されている。なお、上記ロータ
３１の摺動部３１ｃを収納するロータ取付部材３５は、
弁本体１の気密性を保持するよう、Ｏリング３６を介し
て上記弁室９の底部に固定される。ステータ３２に通電
してロータ３１を回転させると、上記ロータ３１に嵌挿
された六角ナット３４が上記ネジ穴９ｂに沿って回転し
ながら、例えば上部方向に移動し、コイルバネ８へ付勢
力を与える。また、下部方向に移動した場合には、コイ
ルバネ８への付勢力を弱めるように作用する。また、本
実施の形態２では、上下方向に移動するロータ３１には
Ｏリングがないので、気密性を確実に確保することがで
きるという利点を有する。
【００１９】ところで、上記実施の形態２では、支持部
材３１ａと軸３１ｂとを一体化したロータ３１を用いて
いるので、上記支持部材３１ａに収納されているコイル
バネ８に回転力が作用するが、コイルバネ８は上記支持
部材３１ａに固定されていないので、回転してもその影
響は少ない。また、弁体５は球体でかつ弁部材７とは一
体化されていないので、コイルバネ８が回転した場合で
もその影響は少ないが、支持部材３１ａと軸３１ｂとを
分離して構成すれば、支持部材３１ａが回転することが
ないので、上記支持部材３１ａに収納されているコイル
バネ８への回転の影響をなくすことができる。また、実
施の形態１においても、同様に、調整ナット１１を支持
部材と回転部材とに分離してもよい。
材３１ａと軸３１ｂとを一体化したロータ３１を用いて
いるので、上記支持部材３１ａに収納されているコイル
バネ８に回転力が作用するが、コイルバネ８は上記支持
部材３１ａに固定されていないので、回転してもその影
響は少ない。また、弁体５は球体でかつ弁部材７とは一
体化されていないので、コイルバネ８が回転した場合で
もその影響は少ないが、支持部材３１ａと軸３１ｂとを
分離して構成すれば、支持部材３１ａが回転することが
ないので、上記支持部材３１ａに収納されているコイル
バネ８への回転の影響をなくすことができる。また、実
施の形態１においても、同様に、調整ナット１１を支持
部材と回転部材とに分離してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、冷凍サイクルの環境負荷を検出する手段
と、上記検出された負荷に応じて上記コイルバネの付勢
力を調整する調整手段とを設けて膨張弁の開度特性を調
整するようにしたので、環境負荷の状態に応じて膨張弁
の開度特性を適切に調整することができる。
発明によれば、冷凍サイクルの環境負荷を検出する手段
と、上記検出された負荷に応じて上記コイルバネの付勢
力を調整する調整手段とを設けて膨張弁の開度特性を調
整するようにしたので、環境負荷の状態に応じて膨張弁
の開度特性を適切に調整することができる。
【００２１】請求項２に記載の発明によれば、膨張弁に
上記調整手段を駆動するアクチュエータを接続し、上記
コイルバネの付勢力を調整するようにしたので、簡単な
構成で膨張弁の開度特性を調整することができる。
上記調整手段を駆動するアクチュエータを接続し、上記
コイルバネの付勢力を調整するようにしたので、簡単な
構成で膨張弁の開度特性を調整することができる。
【００２２】請求項３に記載の発明によれば、膨張弁の
開度特性の調整を段階的に行うようにしたので、制御も
容易でかつハンチングの恐れがないので、安定して膨張
弁の開度特性を調整することができる。
開度特性の調整を段階的に行うようにしたので、制御も
容易でかつハンチングの恐れがないので、安定して膨張
弁の開度特性を調整することができる。
【００２３】請求項４に記載の発明によれば、調整手段
を駆動するアクチュエータをステッピングモータにより
構成したので、小型でかつ安価な膨張弁を作製すること
ができる。
を駆動するアクチュエータをステッピングモータにより
構成したので、小型でかつ安価な膨張弁を作製すること
ができる。
【００２４】請求項５に記載の発明によれば、ステッピ
ングモータのロータ部を膨張弁の内部に組み込むように
したので、膨張弁を更に小型化することができるととも
に、可動部にＯリングがないので、気密性を確実に確保
することができる。
ングモータのロータ部を膨張弁の内部に組み込むように
したので、膨張弁を更に小型化することができるととも
に、可動部にＯリングがないので、気密性を確実に確保
することができる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる車両用空調装
置の冷凍サイクルの概略を示す図である。
置の冷凍サイクルの概略を示す図である。
【図２】 本実施の形態１に係わる膨張弁の構成を示す
図である。
図である。
【図３】 本実施の形態１の膨張弁の動作を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図４】 膨張弁の開弁特性を示す図である。
【図５】 本実施の形態２に係わる膨張弁の構成を示す
図である。
図である。
【図６】 従来の膨張弁の構成を示す図である。
【図７】 冷凍サイクルにおける従来の膨張弁の位置を
示す図である。
示す図である。
１ 弁本体、２ 入口側通路、３ オリフィス、４ 出
口側通路、５ 弁体、６ 低圧通路、７ 弁部材、８
コイルバネ、９ 弁室、１０ Ｏリング、１１ 調整ナ
ット、１１ａ 六角穴１１ａ、１１ｂ ネジ部、１２
ステッピングモータ、１２Ｇ ギヤボックス、１３ 六
角レンチ、１４ フランジ、１５固定ネジ、１６ ダイ
ヤフラム装置、１６ａ ダイヤフラム、１６ｂ 上部圧
力室、１６ｃ 下部圧力室、１６ｄ ストッパ部、１７
作動棒、１８ 感熱棒、１８ａ 感温部、１８ｂ 摺
動部、１９ 孔、２１ コンプレッサ、２２ コンデン
サ、２３ コンデンサ用ファン、２４ レシーバタン
ク、２５ 膨張弁、２６ エバポレータ、２７ 空調用
ファン、２９環境負荷検出手段、３０ モータ制御装
置。
口側通路、５ 弁体、６ 低圧通路、７ 弁部材、８
コイルバネ、９ 弁室、１０ Ｏリング、１１ 調整ナ
ット、１１ａ 六角穴１１ａ、１１ｂ ネジ部、１２
ステッピングモータ、１２Ｇ ギヤボックス、１３ 六
角レンチ、１４ フランジ、１５固定ネジ、１６ ダイ
ヤフラム装置、１６ａ ダイヤフラム、１６ｂ 上部圧
力室、１６ｃ 下部圧力室、１６ｄ ストッパ部、１７
作動棒、１８ 感熱棒、１８ａ 感温部、１８ｂ 摺
動部、１９ 孔、２１ コンプレッサ、２２ コンデン
サ、２３ コンデンサ用ファン、２４ レシーバタン
ク、２５ 膨張弁、２６ エバポレータ、２７ 空調用
ファン、２９環境負荷検出手段、３０ モータ制御装
置。
Claims (5)
- 【請求項１】 コンデンサの出口側から送られてきた冷
媒の通路に設けられた弁体と、エバポレータ出口の冷媒
の過熱度変化により、ダイヤフラムで分離された２つの
圧力室の圧力差に応じて上記弁体の開度調整を行うダイ
ヤフラム装置と、上記弁体を閉じる方向に付勢するコイ
ルバネとを備えた膨張弁において、冷凍サイクルの環境
負荷を検出する手段と、上記検出された負荷に応じて上
記コイルバネの付勢力を調整する調整手段とを設けて膨
張弁の開度特性を調整するようにしたことを特徴とする
膨張弁。 - 【請求項２】 膨張弁に上記調整手段を駆動するアクチ
ュエータを接続したことを特徴とする請求項１記載の膨
張弁。 - 【請求項３】 膨張弁の開度特性の調整を段階的に行う
ようにしたことを特徴とする請求項２記載の膨張弁。 - 【請求項４】 調整手段を駆動するアクチュエータをス
テッピングモータにより構成したことを特徴とする請求
項３記載の膨張弁。 - 【請求項５】 ステッピングモータのロータ部を膨張弁
の内部に組み込むようにしたことを特徴とする請求項４
記載の膨張弁。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07281399A JP3152908B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 膨張弁 |
| EP00906648A EP1162417A4 (en) | 1999-03-17 | 2000-03-02 | REGULATOR |
| PCT/JP2000/001251 WO2000055553A1 (en) | 1999-03-17 | 2000-03-02 | Expansion valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07281399A JP3152908B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 膨張弁 |
Publications (2)
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