JPH0211784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば自動車用空気調和装置の冷媒
流通系内に組込まれ、エバポレータからコンプレ
ツサへ送る冷媒圧力を一定にする冷媒制御バルブ
に関する。

（従来の技術） 一般に、自動車用空気調和装置の冷房サイクル
６０は、第５図に示すように、コンプレツサ６１
により圧縮され高温高圧となつたガス冷媒が、自
動車の前面に取付けられたコンデンサ６２を通過
する際に冷却されて液化し、高圧液体冷媒とな
る。この冷媒は、リキツドタンク６３を通過して
膨張弁６４により断熱膨張され、減圧されて低温
低圧液体冷媒となり、更に、室内に設けられたエ
バポレータ６５を通過する際に送風空気と熱交換
を行なうことにより気化して、低圧ガス冷媒とな
つて前記コンプレツサ６１に帰還するようになつ
ている。

このような冷房サイクル６０にあつては、前記
膨張弁６４は、熱負荷に応じてスーパヒートを一
定になるように弁開度を自動的に調節するもので
あつて、例えば、エバポレータ６５における熱負
荷が大きいときは、前記弁開度を大きくすること
により冷媒量を増加させ、エバポレータ６５の冷
房能力を増加させることになる。これに対して、
エバポレータ６５における熱負荷が小さいとき
（例えば、外気温度は低いが除湿を行なう場合な
ど）は、前記膨張弁６４は、弁開度を小さくして
冷媒量を減少させ、エバポレータ６５の冷房能力
を低下させるように作動する。ところが、このよ
うな低負荷冷房を行なつた場合には、エバポレー
タ６５における蒸発圧力が低下して、凝縮水によ
るエバポレータ６５の凍結を引起こすという問題
がある。

そこで、このような冷房サイクル６０には、エ
バポレータ６５出口の冷媒圧力を調圧し、エバポ
レータ表面温度を０℃以上に保つことにより当該
エバポレータ６５の凍結防止を行なつたり、また
一定圧の冷媒をコンプレツサ６１に送り、更にコ
ンプレツサ６１からの吐出冷媒圧を一定にしてエ
バポレータ６５の冷却能力の均一化を図ることを
目的として、エバポレータ６５とコンプレツサ６
１との間にサクシヨンスロツトルバルブ（蒸発圧
力調節弁。以下、STV）６７と呼ばれる冷媒制
御バルブが取付けられている。

このSTVは、従来よりスプリングを使用して
エバポレータ出口の冷媒圧を調圧するようにして
いたが、このようなSTVにあつては、エバポレ
ータ出口の冷媒圧のみを検出して弁を開閉するよ
うにしていたため、コンプレツサ始動時に当該
STVの弁によつて仕切られた下流側の冷媒がコ
ンプレツサに吸引され、前記STVの弁の上流側
の圧力が上昇してSTVが開くまでに時間がかか
り、その間コンプレツサに吸引される冷媒量が極
端に減少して当該コンプレツサの耐久性が問題と
なつていた。

そこで、このような問題を解消した制御弁とし
て第１図に示すようなものが開発されている。こ
のSTV６７は、第１図に示すように、冷媒入口
１と冷媒出口２とをその両端に備えた筒状のケー
シング３を有し、当該ケーシング３内には制御筒
４が設けられ、更にこの制御筒４内に円柱状の弁
体５が摺動自在に収納された弁である。前記弁体
５は、熱膨張流体である不活性ガスが封入された
ベローズ６の一端に連結され、当該ベローズ６の
他端には円柱状の支持体７が取付けられて、更
に、この支持体７は冷媒出口筒８内に嵌合されて
いる。この不活性ガスが所定量封入されたベロー
ズ６は、ケーシング３内の前記弁体５の下流側の
冷媒温度によつて膨張或るいは収縮するもので、
当該冷媒の温度が上昇すると不活性ガスが膨張し
前記弁体５を第１図中左側に移動させ、一方冷媒
温度が下降すると不活性ガスは収縮して前記弁体
５を図中右側に移動させようとする力が働く。ま
た、前記弁体５の冷媒入口１側と、弁体５の冷媒
出口２側との冷媒圧力差によつて、当該弁体５は
制御筒４内を移動しようとし、この冷媒の圧力差
と前記ベローズ６の伸縮力との総和によつて、前
記弁体５の移動位置が決定されるようになつてい
る。

更に、前記制御筒４の周壁には、複数の開口４
ａが設けられており、一方前記弁体５には複数の
切欠き部５ａが形成され、上述したように前記ベ
ローズ６の伸縮力と弁体５の前面と背面に作用す
る冷媒圧力差により、弁体５が制御筒４内を前後
に摺動し、これによつて冷媒通路の開閉度が調節
されるようになつている。

尚、前記冷媒出口筒８のケーシング３内に突出
する部分にも複数の開口８ａが形成されており、
また前記支持体７の周面に複数の溝７ａが形成さ
れているため、前記開口８ａ及び溝７ａを通つて
冷媒が外部に流出するようになつており、この冷
媒通路は、常時開放されている。

このように構成された従来のSTV６７にあつ
ては、コンプレツサ６１が停止状態にある場合に
は、ケーシング３内は通常室温状態で、しかも弁
体５の前面と背面との冷媒圧力は等しくなつてい
るため、ベローズ６が膨張して弁体５を図中左方
向に移動、つまり当該冷媒通路を閉塞した状態に
ある。この状態からコンプレツサ６１を作動させ
ると、前記弁体５の下流側の冷媒圧力が低下し、
これによつて生じる弁体５の前面と背面との圧力
差により当該弁体５は冷媒流路を開放するように
図中右側に移動する。このとき、気体冷媒は収容
体積が一定の場合には温度と圧力が比例関係にあ
ることから、弁体５の下流側の冷媒温度が低下す
ることになり、従つて、ベローズ６が収縮して前
記弁体５を更に開放する方向（図中右方向）に移
動させる。

このようにして始動した冷房サイクル６０は、
エバポレータ６５における熱負荷が高い場合に
は、弁体５の上流側の冷媒圧力が高くなつて当該
弁体５を開放する方向に押圧し、冷媒流路から多
量の冷媒を流し、エバポレータ６５の冷房能力を
維持しようとする。このとき、弁体５の下流側、
つまりベローズ６の周辺には、エバポレータ６５
により気化熱を奪い比較的高温となつた冷媒が通
過しているため、コンプレツサ始動時に比較して
当該ベローズ６は膨張し、弁体５の開放方向に抗
する力を作用させることになる。従つて、前記コ
ンプレツサ始動時に比較すれば、弁体５は、やや
冷媒流路を閉塞する方向に移動していることとな
る。

一方、エバポレータ６５における熱負荷が低い
場合には、エバポレータ６５出口側の冷媒圧力が
低下し、弁体５の上流側から作用する冷媒圧力が
小さくなるため、当該弁体５は冷媒流路を閉塞す
る方向に移動しようとするが、このとき、当該冷
媒流路を通過してベローズ６周辺を通過する冷媒
が比較的低温となるため、当該ベローズ６が収縮
し、弁体５を開放する方向に移動させようとす
る。従つて、当該弁体５は、エバポレータ６５出
口の冷媒圧力の低下による弁体５に作用する冷媒
圧力差と、当該冷媒の温度変化によつて生じるベ
ローズ６の伸縮力とのバランスによつて、微細な
作動を繰返し、予めベローズ内の不活性ガスの封
入量によつて設定された所定圧の近傍値を維持す
るように適当な位置に移動することになる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、このような従来のSTV６７にあつ
ては、エバポレータ６５出口側の冷媒圧力による
冷媒流路の弁５開度を調節するためには、ベロー
ズ６内に封入した不活性ガスの容量を変えなけれ
ばならず、このような作業は、STV６７を分解
してベローズ６を取出す必要があり、非現実的で
ある。また、ベローズ６内にコイルバネ等を組込
んで微調整を行なうことも考えられるが、この場
合にもSTV６７の分解作業を伴い、冷媒配管外
からの調整は困難である。

更に、エバポレータ６５における熱負荷が高い
場合にあつては、確かに弁体５は冷媒圧力差によ
つて冷媒流路を開放しようとするが、一方ベロー
ズ６はエバポレータ６５によつて比較的高温とな
つた冷媒によつて膨張するために、弁体５を閉塞
する方向に移動させ、これによつて冷媒流路の全
開状態が得られず、冷媒の流通抵抗が大きくなつ
て、所望のエバポレータ６５における冷媒能力を
発揮できないという問題点がある。

本発明は、上述した従来技術に伴う欠点、問題
点に鑑みてなされたもので、ベローズ内の封入ガ
ス量を調整することなく、冷媒流路の開度調整を
行なうことができ、特に熱負荷の高い場合にあつ
てもエバポレータからの冷媒を多量にコンプレツ
サに戻すことが可能な冷媒制御バルブを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、冷媒入口
と冷媒出口とを備えたケーシングと、このケーシ
ング内に設けられ熱膨張ガスが封入され周囲の冷
媒温度の変化により伸縮する伸縮体と、このこの
伸縮体の伸縮力と、前記冷媒入口の冷媒圧と前記
冷媒出口の冷媒圧との差圧と、によつて冷媒のケ
ーシング内の通過量を制御する第１制御部と、冷
媒が一定温度以上になつたときに冷媒が前記第１
制御部を迂回して前記ケーシング内を通過する第
２制御部とを有することを特徴とする冷媒制御バ
ルブである。

（作用） このように構成した本発明にあつては、エバポ
レータにおける熱負荷が高くなつた場合には、こ
の冷媒圧により弁体は冷媒流路を開放する方向に
移動する一方、この高温となつた冷媒によつて伸
縮体が膨張し前記弁体を閉塞しようとする。従つ
て、当該弁体は冷媒流路を全開しない位置に移動
するが、このとき第２制御部に設けられたバイメ
タル弁が開放し、冷媒入口側の冷媒を前記弁体を
迂回して冷媒出口側に案内することになる。これ
により、高熱負荷に応じた多量の冷媒を流すこと
ができ、エバポレータの冷房能力を向上させるこ
とができる。

また、エバポレータにおける熱負荷が小さい場
合には、当該エバポレータ出口側の冷媒圧が低下
することによつて弁体が冷媒流路を閉塞する方向
に移動するが、一方弁体の下流側の冷媒圧が低下
して低温となり、これによつて伸縮体が収縮す
る。従つて、弁体は冷媒流路を開放する方向に移
動し、以下この微細な動作を繰返す。これによ
り、予め伸縮体内の熱膨張ガスの封入量によつて
定められた所定のエバポレータ出口圧を、精度良
く現出することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

第２図は、本発明の一実施例に係る冷媒制御バ
ルブを示す縦断面図であり、従来の冷媒制御バル
ブと同様に、第５図に示すエバポレータ６５とコ
ンプレツサ６１との間の配管に取付けられてい
る。本実施例のSTVは、円筒形状のケーシング
１０を有し、このケーシング１０の両側に冷媒入
口筒１１及び冷媒出口筒１２が形成され、ケーシ
ング１０内の第２図上左側には、仕切壁１３が取
付けられ、この仕切壁１３の中央には開口１４ａ
を有する制御筒１４が取付けられ、この制御筒１
４内には複数の切欠き部１５ａを備えた弁体１５
が摺動自在に収納され、この弁体１５は軸１６を
介して熱膨張する不活性ガスを封入した伸縮体を
成すベローズ１７の左端面に連結され、これら制
御筒１４及び弁体１５が第１制御部を形成してい
る。前記ベローズ１７の右端面には、その周面に
複数の溝１８ａを形成した支持筒１８が開口１２
ａを設けた冷媒出口筒１２内に嵌合されている。
前記仕切壁１３の周辺には、複数の開口１３ａが
設けられ、この開口１３ａを閉塞するようにバイ
メタル弁１９がねじ２０により取付けられ、開口
１３ａ及びバイメタル弁１９が第２制御部を形成
している。このバイメタル弁１９は、例えば冷媒
温度が０℃以上になると開口１３ａを開放し、０
℃以上になると開口１３ａを閉塞するようになつ
ており、冷媒温度が高くなつて０℃以上になると
多量の冷媒が開口１３ａを通過してベローズ室２
１、冷媒出口筒１２の開口１２ａ及び支持筒１８
の溝１８ａを通つてコンプレツサ６１側へ流れ、
エバポレータ６５内の冷媒圧は低下する。尚、こ
のときには、第１制御部の弁体１５は、第１図に
示す従来のSTVと同じように作動して弁体１５
の切欠き部１５ａと制御筒１４とで形成される冷
媒流路の開度が大きくなり、冷媒温度が０℃以下
に低下するとバイメタル弁１９は開口１３ａを閉
塞すると共に、第１制御部の冷媒流路の開度も小
さくなる。

このように、バイメタル弁１９からなる第２制
御部を設け、バイメタル弁１９の動作温度を適宜
選択すればベローズ１７内の封入ガス量を調整す
ることなく弁開度の調整が可能となり、特にエバ
ポレータ６５内の冷媒温度が高くなつた場合に
は、多量の冷媒をコンプレツサ６１へ送ることが
できるのでエバポレータ６５における冷房能力の
一定化を図ることができる。

本発明は、上述した実施例に限定されることな
く各種の変形例が考えられる。第３〜４図は、本
発明の他の実施例に係る冷媒制御バルブを示す縦
断面図である。

まず、第３図において、当該第２実施例に係る
冷媒制御バルブは、ケーシング３０の両側には冷
媒入口３１及び冷媒出口３２が形成され、ケーシ
ング３０の入口側は肉厚に形成されている。この
肉厚部分は、流路３３を形成するためのものであ
つて、流路３３の出口に第２制御部としてのバイ
メタル弁３４が取付けられている。一方、ケーシ
ング３０内には、ベローズ３５が設けられ、この
ベローズ３５の左端壁には、蓋板３６が取付けら
れて、この蓋板３６からスライド板３７が伸びて
おり、前記蓋板３６の左右の移動により第１制御
部の開度調整が行なわれる。前記ベローズ３５内
には、内筒３８が設けられ、この内筒３８内には
板ばね３９が取付けられて、この板ばね３９によ
り軸４０の基部が挟持され、軸４０の先端には押
え板４１が固着され、押え板４１の周縁がベロー
ズ３５内に収納されたコイルスプリング４２によ
り図上左方向に付勢されている。尚、ベローズ３
５内には不活性ガスが封入され、ベローズ３５の
伸縮は不活性ガス及びコイルスプリング４２によ
つて調節されるようになつている。このような本
実施例に係るSTVにおいては、冷媒が一定温度
以上になるとバイメタル弁３４が流路３３を開放
すると共に、蓋板３６が冷媒入口３１の内縁から
離脱することにより冷媒入口３１を開放する。

更に、第４図に示す第３実施例の冷媒制御バル
ブは、カプセル形状のケーシング５０内には、制
御筒５１が設けられ、この制御筒５１内にはスラ
イド弁体５２が摺動自在に収納され、このスライ
ド弁体５２はコイルスプリング５３により図上左
方向に付勢されている。前記制御筒５１の左端壁
には、ニードル室５４が形成され、このニードル
室５４にはニードル弁５５があり、このニードル
弁５５はガス溜め５６内のベローズ５７に取付け
られている。尚、ガス溜め５６の先端に取付けら
れているのは、ガス止めｇである。前記制御筒５
１の図上右側端周囲には仕切壁５８が形成され、
この仕切壁５８には開口５８ａが形成され、この
開口５８ａを開閉するようにバイメタル弁５９が
取付けられている。今、エバポレータ６５側の冷
媒温度が所定温度以上に上昇したとすると、第２
制御部としてのバイメタル弁５９が開くと共に、
ニードル弁５５が制御筒５１の左端壁に設けられ
た開口５１ａを開く。すると、冷媒は制御筒５１
内に入りスライド弁体５２を図上右方向に摺動せ
しめる。スライド弁体５２が右方向に移動すると
その周壁の開口５２ａと制御筒５１の周壁の開口
５１ｂとが連通し、ケーシング５０内の冷媒が制
御筒５１内に流入し、更に制御筒５１の右端壁の
開口５１ｃから流出し、これらニードル弁５５及
び開口５１ａ，５１ｂ，５２ａ等が第１制御部を
形成している。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、従来の
STVの第２制御部としてのバイメタル弁を設け
たので、ベローズ内の封入ガス量を調整すること
なく弁開度調整が可能となり、エバポレータ内の
冷媒温度が一定以上になつたとき、すなわちエバ
ポレータの熱負荷が高くなつた場合に、に多量の
冷媒を一気にコンプレツサに流すような調整が可
能になりエバポレータの冷房能力の均一化が図れ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷媒制御バルブを示す縦断面
図、第２図は本発明の一実施例に係る冷媒制御バ
ルブを示す縦断面図、第３〜４図は本発明の他の
実施例を示す縦断面図、第５図は一般的な冷房サ
イクルを示す概念図である。 １０，３０，５０……ケーシング、１４，５１
……制御筒、１５……弁体、１７，３５……ベロ
ーズ、１９，３４，５９……バイメタル弁、３６
……蓋板、５２……スライド弁体、５５……ニー
ドル弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷媒入口と冷媒出口とを備えたケーシング
   と、このケーシング内に設けられ熱膨張ガスが封
   入され周囲の冷媒温度の変化により伸縮する伸縮
   体と、この伸縮体の伸縮力と、前記冷媒入口の冷
   媒圧と前記冷媒出口の冷媒圧との差圧と、によつ
   て冷媒のケーシング内の通過量を制御する第１制
   御部と、冷媒が一定温度以上になつたときに冷媒
   が前記第１制御部を迂回して前記ケーシング内を
   通過する第２制御部とを有することを特徴とする
   冷媒制御バルブ。 ２ 前記第２制御部は、バイメタル弁からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の冷
   媒制御バルブ。 ３ 前記バイメタル弁は、冷媒温度が０℃以上に
   なつたときに開放されることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の冷媒制御バルブ。