JPH02166367A - 温度膨張弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍サイクルに使用される温度膨張弁による冷
凍システム制御の方法において特に冷媒をその低蒸発温
度域において蒸発器に流れ込むような制御を行表うに適
する温度膨張弁の構造に関するものである。

〔従来の技術〕

空調用に用いられる冷凍システムの代表的な構成を第１
３図に示す、圧縮機２０７で圧縮された高温の冷媒ガス
は凝縮機２０８で外界と熱交換して液化し受液器２０９
を経て、温度膨張弁２０１で減圧し蒸発器２０５で外界
と熱交換してガス化し再び圧縮機２０７に戻る。

温度膨張弁２０１は、高圧の液冷媒を減圧し蒸発しやす
くして蒸発器に送）込む機能を有し、蒸発温度と蒸発器
出口における冷媒過熱蒸気温度との温度差（これを過熱
度と呼ぶ）を信号として、その冷媒供給量を制御する。

温度膨張弁の基本的な動作は、上記過熱度があらかじめ
設定した静止過熱度に違したとき開閉し、一定の動作過
熱度が保たれるように蒸発器に冷媒を送）込むことを目
的とするフィードバック制御である。

従来、冷凍ンステムに゛おいて蒸発器の熱負荷が小さい
ときは上記過熱度信号が小さくなシ、温度膨張弁の設定
した静止過熱度に達し表いから、温度膨張弁は開弁せず
蒸発器には冷媒が供給されない。

このことは蒸発器に流れ込む冷媒が熱交換が不十分のま
ま液状態で圧縮機に戻るととがないので、圧縮機保護と
いう目的も併せもっていたことになる。ところが他方に
おいて上記とは正反対の要求もある。す々わち蒸発圧力
（従って蒸発温度）が低いとき、たとえ過熱度信号が小
さい場合においても、温度膨張弁を閉じないままにして
、蒸発器に冷媒液を送シ込むように冷凍システムを設置
たいという要求である。その例を示せば次の通シである
。

■　蒸発圧力−蒸発温度が低いとき蒸発器の凍結を防止
するため蒸発器に冷媒を必要以上に送シ込み蒸発器を液
滴状態にすること。

■　能力可変圧縮機（蒸発圧力を感知し、蒸発圧力の低
いときは圧縮機の能力を制御するもの）を使用する場合
に、熱負荷が小さくなりて温度膨張弁の機能が閉弁して
しまうと能力可変圧縮機への蒸発圧力信号が不安定にな
るためむしろ冷媒を蒸発器に流すこと。

上記の要求は、従来の温度膨張弁にとりては望ましくな
い性質であるため、従来の温度膨張弁単独では実現が困
難であるので従来の機能に加えて他の付加的機能を付与
しなければ目的を達することができない。

従来上記目的達成のためにとられる技術思想のうち単純
なものは弁座にノツチまたはツリードポートを設ける方
法である。この方法は温度膨張弁と並列に一定流量（高
低圧差の関数）の冷媒を流す通路をもうけ、温度膨張弁
の機能が閉になっても冷媒が一定量流れる仕組みである
。

この方法は温度膨張弁が本来機能すべき領域においても
制御と無関係の冷媒量を流すことＫなるため、温度膨張
弁にその能力を十分発揮させ得ないという欠点がある。

実際この方法では上記目的を満足させるに至らないこと
が多い。また定圧膨張弁機能を付加し、蒸発圧力が一定
圧力以下になると温度膨張弁の制御信号いかんにかかわ
らず定圧膨張弁によつて弁開度を制御する構成がある。

この実例は実開昭６１−１５３８７５号に開示されてい
る。

この考え方は、第１４図に示すように温度膨張弁として
作用する第１の制御駆動部Ａ（符号２６゜２７．２５，
２３．２４で構成）と定圧膨張弁として作用する第２の
制御駆動部Ｂ（符号２１゜２２で構成）という二つの弁
開度制御部を有する膨張弁による方法である。

この考え方は、パイノ４ス回路を用いるのではなく同じ
冷媒流路を用いて温度膨張弁機能としては弁体を閉じた
とき、その主通路を概念の上でのパイ・ヤス通路として
使用するのでシステムを簡易化出来るという利点がある
。

すなわち蒸発温度が高く蒸発圧力が高いときは、第１の
制御部Ａの内容物の圧力は、第２の制御部Ｂの内容物の
圧力よシ高くその圧力はダイヤフラム２２の下側の圧力
及びバイアスばねと拮抗して弁開度制御に有効々力を伝
達手段２８を介してダイヤフラム受け２９に伝達する。

しかし一定圧力すなわち第２の制御部Ｂに封入された内
容物の圧力よシ低い圧力に第１の制御邦人の圧力が低下
すると第１の制御邦人の圧力は伝達手段２８に有効な力
を与えることはない。

ダイヤフラム２２の下側の圧力とバイアスばねを総合し
た力と拮抗するのは第２の制御部Ｂの圧力となる。

この結果冷媒の蒸発圧力と駆動部の圧力の関係は蒸発温
度に対してバイアスばねによる調整を含めて一定蒸発温
度よシ低い蒸発温度では過熱度信号と無関係に弁体が開
いていることになる。そこでは蒸発器は液満状態罠なっ
て、蒸発器の能力が削成され凍結が防止される。その代
り圧縮機には液戻シを生じる。しかし通常本システムを
必要とするような小型な簡易冷凍システムに用いられる
圧縮機は回転式のもの故、液戻シは圧縮機にとって不都
合なものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のシステムは原理的には有効なものと見られるがそ
の構成工種々の問題点がある。

その第１は第１の制御邦人のダイヤ７２ム２４と第２の
制御部Ｂのダイヤフラム２２の間の圧力伝達手段２８を
設けなければならないことである。

すなわちダイヤフラム２４の変位をダイヤフラム２２の
変位に伝達するにらたシ、圧力伝達手段は制御部Ｂの外
郭２１の内周とすき間なくなめらかに摺動しなくてはな
らない。また、ダイヤフラム２２を均一に押し下げるた
めＫは圧力伝達手段２８の形状は、そのダイヤフラムと
の接触部を大きな径にしなければならず、かつ制御邦人
の圧力を正確に伝達するという要請があるから複雑な形
状を精度よく加工しなければ表らない。

その第２は制御部Ｂの封入流体の空間は制御部Ａの体積
変動による変動が無視できる程度に大きくなければなら
ない。このととから逆に制御部Ａは空間が小さくかつ十
分大きな力を出すためダイヤフラム径を太き（するとい
う矛盾した要求が課されるということである。

第３はダイヤフラムを２枚使用するため製造上溶接とい
う工程の必要な場所を２ケ所有するととによる構造信頼
性に欠ける面がある。

本発明は基本的には蒸発圧力−蒸発温度が低いとき蒸発
器に冷媒を必要以上に送シ込み蒸発器を液滴状態にする
ことを上記のように定圧膨張弁の機能を用いないで達成
させることにあシ、通常の状態では温度膨張弁としての
正常な機能を保存することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため本発明においては、通常の状
態においては、温度膨張弁の弁開度はパワーエレメント
の封入気体の（気液平衡また社吸着平衡による）圧力と
／やワーエレメントダイヤフラム部下部の圧力差（この
圧力差は過熱度信号に相当する）によって制御されるが
、一方液冷媒が弁体と弁座によつて構成される通路を通
過する際、液冷媒の圧力差が大きいときには、すなわち
蒸発器における冷媒の蒸発温度が温度膨張弁の静止過熱
度設定に用いた蒸発温度よυも低いときには、弁体は流
体の流れの力をうけて、過熱度信号による指令弁開度よ
りも、十分大きい弁開度が得られるように、ダイヤフラ
ム径（すなわち弁を開く力を定める）と弁ポート径（流
体の流れによって弁体が受ける力と冷媒流量を定める）
を式（４）によって選定し、弁体を円錐形状とする。

（式Ａ） ψ（δ、ΔＰ　）弓（ＰＨ−ＰＬ）（（Ｄ１２−Ｄ２）
−４ＣＩＬＤ１ｓｉｎ２θ２）−（Ｆ、＋に、Ｌ）＝０ ここにおいて ψ（δ、ΔＰ）はダイヤフラムが弁体を押す力Ｆ１を表
す。（Ｆ１＝ψ（δ、ΔＰ））すなわちＦｌは、過熱度
を圧力換算したΔＰとダイヤフラムの撓みδの関数であ
る。

Ｄｌは弁ポートＯＤの直径、 Ｄ２は弁体を押す力Ｆ１を伝達する円筒伝達棒ＤＳの直
径である。〔（伝達棒が顕に冷媒流の力をうけなｈ構造
をとるときはＤ２→０とする）〕Ｄ２→０によって（Ｐ
ＩＥ−ＰＬ）の影響は最大と々シ第１図に示す流れ方向
に於いては弁体が開弁する方向の推力が最大となる。

ＰＭは冷媒の凝縮温度における飽和圧力、ＰＬは冷媒の
蒸発温度における飽和圧力、Ｃ１は流量係数、 Ｌは弁体が閉弁点から軸方向に開弁する際移動する距離
、 Ｋ、は上記りだけ移動したときの力に換算するための係
数、 Ｆｏは設Ｈ点における諸元から定める過熱度調節ばねに
よるカー（Ｄ妊、 θ１：円錐弁体上部の頂角ＭＡの円錐の中心軸を含む断
面３角形の半頂角、 θ２：上記円錐弁体下部の流出角ＦＡの半頂角（θ１と
同様な定義による） このように構成して低蒸発温度域において過熱度が小さ
いときくおいても蒸発器にある量の冷媒を供給する温度
膨張弁とする。

更に２段円錐弁体の弁角度を０２〉θ１（θ２；−のと
き効果最大）Ｋ選定することにより、冷媒シ低蒸発温度
域における上記特性を保存しながらかつ過熱度変化に対
する流量が適正となる温度膨張弁とする。

本発明は更に上記の技術思想を、その一部を蒸発器から
圧縮機の冷媒通路内にその他の一部を凝縮器から蒸発器
に向う冷媒通路内に置くように温度膨張弁と冷媒進路を
一体化する温度膨張弁のダイヤフラム径及び弁／−）径
ならびに円錐弁体形状を弐Ａを用いて選定する構造に適
用することを含む。

〔体４−！）ｅ−作用〕 本発明の温度膨張弁は次のように作用する。

設計の標準状態として設定した凝縮温度、蒸発温度にお
いては一定の静止過熱度及び動作過熱度で作動するよう
に弁リフト特性と弁ポート径を式ＡＫもとづいて定めで
あるので感温部からの信号によるΔワーエレメント内の
圧力と／４ワーエレメントのダイヤフラム部下部からの
圧力との圧力差（実際にはバイアスはねの力もくわわっ
ている。）に応じた弁開度が得られ、これによって過熱
度信号にもとづく蒸発器に流れ込む冷媒流量を制御して
いる。

しかし本発明の温度膨張弁は、パワーエレメントが弁の
開閉に及ぼす力に対して流体がある差圧以上で流れると
きは弁を開く方向に力を与えるようにパワーエレメント
のダイヤフラム有効径に対し弁ポート径を十分大きくと
シかつその流体の流れによる力を有効にとシ出せるよう
に弁体を円錐弁にしかつその円錐頂角を定めているため
第７図に示すように、標準状態の弁リフト（弁開口面積
）過熱度特性からずれて、蒸発温度すなわち蒸発圧力が
低いとき静止過熱度に達しない過熱度信号でありても弁
は開いていて冷媒が蒸発器に供給される。すなわち弁体
に流体の流れの力がその開く方向に働いて過熱度信号に
よらない“弁を開く”機能を付加したことになる。

また弁体の冷媒流出側に流出角ＦＡを設けることによ、
９ＦＡの半頂角をＶＡの半頂角に対しθ２〉θ１に定め
ることにより、０２−０１のときに比較して過熱度変化
に対する流量増加の割合互ａΔＰ の値を減するように作用する。

〔実施例１〕 本発明の一実施例を第１図に示す。

簡単に第１図について説明すると、弁匡１にはその上方
にダイヤフラム２によシ区画された上部ダイヤフラム室
３と下部ダイヤフラム室４とが設けられている。５は図
示しない感温筒と連結されるキャピラリーである。６は
冷媒入口管、７は冷媒出口管を示す。８はダイヤフラム
２の下面に固定されたストツノ量−で伝達棒９を有する
。冷媒入口管６と出口管７とは弁／−ト１０によシ連結
され、この弁ポートに設けられた弁座１１に対向して円
錐弁体１２を設ける。然して図示の場合この円錐弁体を
高圧側の弁体１２１と低圧側の弁体１２ｂの二段形弁体
とした。そして夫々の半頂角をＶＡ（θｔ）　ｅ　Ｆ　
Ａ　（’２）　テ示す。１３は前記円錐弁体く作用する
ばねである。又１４は蒸発圧力取入口である。

第１図には示していないが蒸発器出口部分を流れるシス
テム冷媒の温度を検知しダイヤフラム２の上側の圧力信
号Ｐ、を出力する感温筒が設けである。蒸発圧力ＰＬは
゛ダイヤフラムの下側から作用する圧力で上記Ｐ！ｌと
の差圧をΔｐ＝ｐ、−ｐＬで定義する。

ダイヤフラムが弁体１２を押す力Ｆ１はダイヤフラム室
４の差圧ΔＰとダイヤフラムの撓みδの関数として近似
できる。すなわち Ｆ１＝ψ（δ、ΔＰ）　　　　・・・（１）このとき円
錐弁体と弁座ｌとで構成する流路を流体すなわち液冷媒
が流れるとき円錐弁体に作用する推力Ｆ２の変化は次の
ように近似できる。

Ｆ２＝−４・Ｃ１・ＬＬｌＤ、ａｓｉ（２・θ２　）−
（Ｐｌ！−ＰＬ）　”・（２）上記（１）　＃　（２）
を用いて本発明の温度膨張弁の静的平衡式が次のように
得られる。

ψ（δ、ΔＰ　）＋　７（Ｐａ　ＰＬ）　（（ＤＩ　−
Ｄ２　）　４ＣＩＬＤ１ｓｉｎ２θ２）−（Ｆ０＋に、
Ｌ）＝Ｏ・・・（３） （３）は既出の弐Ａである。

記号の意味は既述の通〕である。

本実施例においてはＤ２→Ｏすなわちダイヤフラム２の
力を伝達する円筒伝達棒があられに冷媒流路に現れない
場合（伝達棒の構成は第１４図の３０に示すように弁体
を支えるバイアスばねに直接作用するような場合に相当
する）Ｋついて説明する。

システム冷媒をＲ１２、感温筒封入冷媒ＲＪｊを用い凝
縮温度を５０℃、４０℃及び３０℃としたとき弁口径Ｏ
Ｄの直径Ｄ１をノぐラメータとして（このときダイヤフ
ラムはベリリウム鋼厚さ０．１０冒ダイヤフラム径２２
■のものを用いている。）蒸発温度における飽和圧力Ｐ
Ｌ＆冷媒流量の関係を図示すると第７図となる。本実施
例においては弁口径ＯＤを変化させたときそのＯＤにお
いて弁体の開弁方向移動距離ＬＩＣ対して同一の開口面
積が得られるよう第１の弁角度ＭＡの値＃１を設定した
。静止過熱度は感温筒の温度ｏ℃のとき１，８００ｋｇ
／ｃＮ１２Ｇにセットしたので、３．１５５　に相当す
る。

第７図の冷媒流量は過熱度３．５Ｋに相当するときの計
算値を図示している。

従来の温度膨張弁は感温筒にチャージする冷媒がシステ
ム冷媒と同一の場合低蒸発温度域においては静止過熱度
が大きくなる傾向があった。従って第７図においては弁
口径ＯＤが２−のときの挙動に近い特性をもりていた。

当然のこととして凝縮温度が高ければＰＩＫも高くなる
ため流量も大きくなる。弁口径が５−以上になるとこの
実施例では同一過熱度のとき、蒸発温度が低くなるに従
って流量が大きくなる。

弁口径が４露よりも小さいときは蒸発温度が低くなると
流量は減少傾向を示す。本発明による温度膨張弁はその
使用領域と、その使用領域においてどれだけの流量を期
待するかによつて弁口径を選択することができる。凝縮
温度３０℃、蒸発温度−２０℃で過熱度３．５にで開弁
を期待するには上記の他の諸元を一定とするとＯＤを４
露以上にすればよい。

上記は静止過熱度の他の条件による影響について言及し
ていない。しかし実際の温度膨張弁においては上記の弁
口径が大きくなるに従い凝縮温度の影響をうけやすくな
る。

すなわち弁口径００．凝縮温度に関係するＰＭ及びψ（
δ、ΔＰ）の中の過熱度変化をあられすΔＰは（３）式
を書き換えた式 から予想されるように弁体が閉弁点から軸方向に開弁す
る移動距離ＬＩＣ関係し、いずれもＬを増加させる方向
に寄与する。とのため凝縮温度が増加すると過熱度変化
の度合が大きくなり過ぎる。

これを抑制するためには、式（４）の分母の第２項の値
を大きくすればよい。式（４）の第２項は第１図の流出
角ＦＡを設けることによって生じた項である。第２項の
値が大きくなると、上記の流量増加を緩和することがで
きる。さかのぼって式（３）にでて来る。／ −４ＣＩ　Ｌ　Ｄｌｓｉａ　（２・θ２　）　（Ｐｇ−
ＰＬ）の由来は弁体が流体によシ開弁方向に昨月をうけ
るときのスラスト荷重の減少量を表すものである。

この量は流出角ＦＡの値θ２冨４５°のとき最大となる
。従りてこの効果を大きくしたいときはθ２工４５°の
近傍を選択することが望ましい。

第８図は弁開度０．０１■（閉弁点近傍）Ｋおける静止
過熱度（本実施例ではこれによつて静止過熱度と定義し
た）の変化を、第１のパラメータを暴 凝縮真皮、（３０℃、４０℃、ｓｏ℃）第２のノ量２メ
ーターを弁口径として図示した。第８図によれば凝縮温
度が高いとき弁口径ＯＤが大きすぎると蒸発温度によっ
ていちじるしく静止過熱度が変化することがわかる。

これに対して上記の（４）式の分母の第２項によシとれ
を抑制する実施例を第９図に示した。通常の過熱度冷媒
流量曲線において凝縮温度をパラメーターとしてｆロッ
トしであるが、流出角θ２（２３，５つと弁角度’＋（
２３，ｓ°）を等しくした場合は−の線流出角（４５・
）と弁角度（２３，５＠）にとりた場合は−−Ｘ−一で
ｓｂ明瞭に第２項の効果を示している。すなわち流出角
を設けるととにより、過熱度変化の小さいときは弁口径
ＯＤ及び本実施例では言及しなかったが圧力伝達素子の
直径Ｄａによつて確保された低蒸発温度域の流量を確保
し００゜ＤＢの選定のみでは不都合を生じる過熱度変化
が大であるときの流量を抑えることができる。

〔実施例２〕 本実施例においては、他の諸元はほぼ実施例１と同様で
あるが第１図に示すように力の伝達棒９は高圧冷媒流路
にさらされていてあられにその影響をうける。従って弐
Ａ（すなわち（３））の１）２ＧＣ具体的な数値を入れ
なければならない場合である。

本実施例において、弁口径ＯＤｆｔＤ１−８ｍ及び１０
■とし、実施例１のＯＤＫ対応した流体受圧面積効果と
本実施例の効果がほぼ等しくなるように作動伝達棒の軸
径ＤＳの直径Ｄ２を選定する。

すなわちり、；０とした実施例１の弁口径をり、。

とし、本実施例の弁口径をＤｌであられすときＤ２をＤ
２＝ヤ八コ騨− と定めたときこのＤ２による結果がＤ２＝Ｏのときの結
果とかけ離れたものにならないようＫＤ２をとった。ま
た実施例１のときと同様に同一の弁開度に対して同一開
口面積が得られるように円錐弁体の頂角ＭＡの半頂角θ
１を定める。

第１０図は弁口径８■、過熱度３．５にのときの作動棒
軸径Ｄ２をノ臂ラメ−ター（５，８１ｍ、　６．２５鴎
、　６．６１ｍ、　６．９３ｍ及び７．１９　ｖｍ　）
としたときの凝縮濃度５０℃、４０℃及び３０℃の場合
の冷媒流量と蒸発温度との関係をプロットしたものであ
る。

観点を換えて弁開度を０．０１ｍのときの静止過熱度と
蒸発温度との関係をプロットすると弁口径Ｄ１＝８■の
ときが第１１図である。いずれも実施例１の場合と同様
な挙動を示し第１図に示すように伝達棒が冷媒流路内に
あらたに現れる場合においても本発明の技術思想が妥当
であることを示す。

−過熱度でも流量が増加するのを抑えるためＫは流出角
度θ２を０２〉θ、にとることによつて可能でＤ２＃６
１ａ■について示した。いずれもθ２〉θ１〔実施例３
〕 第２図及び第３図を用いて本発明の技術思想を？ツクス
型温度膨張弁に適用した実施例について説明する。

ブロックケース３００には凝縮器から流入する液冷媒入
口３０１、蒸発器に冷媒を供給する冷媒出口３０２、蒸
発器から出る冷媒ガスの入口３０３及び圧縮機に向う冷
媒ガスの出口３０４を有している。図中に示した矢印は
冷媒の流れの方向を示す。本実施例においてブロックケ
ースはアルミニウム合金材質を用いた。ケースふた部３
０５は、後で述べる温度膨張弁機能を果す部品をブロッ
クケース３００内に収納するために設けたブロックケー
ス部頂部に設けた挿入孔３０６を、上記機能諸部品組付
後、ＱＩＪング３０７によシシールするためのふたであ
る。上記ブロックケース内に収納する温度膨張弁機能を
果す部分はパワーエレメント部３０８、力の伝達部と円
錐弁体を一体化した弁体３０９及びバイアスばね３１０
から成る。・ぐワーエレメント部３０８は、ノクワーエ
レメントケースｓｉｘと底板３１５とから形成される感
温部分に活性炭３１２を封入し、更に後に封止される細
管３１４を通じて一定の温度のときに一定の圧力となる
圧力−温度吸着特性をもつ気体を封入する。本実施例に
おいてはＲ１３を封入した。活性炭の量を加減しかつ活
性炭を冷媒流路内に置く九め更に底板３１５の中央部に
設けられた気体導通口３１８が活性炭でふさがれないよ
うにするため金網３１３を配置した。更に底板３１５と
ダイヤフラム受け３１７の中間にダイヤフラム３１６を
配置してその周縁部を上記パワーエレメントケース３１
１及びダイヤフラム受け３１７の周縁部と共にダイヤフ
ラム受け３１７を用いてかしめ、かつ半田をもちいて気
密にシールする。ダイヤフラム３１６はペリリクム鋼厚
さ０．１瓢外径２２ｍのものを用いた。

ダイヤフラム３１６はその周縁に近い部分に波をもうけ
、ノクワーエレメント内の圧力の変化に応じて所定の撓
みが得られるようＫした。ダイヤフラムの撓みδはパワ
ーエレメント内の圧力Ｐｌと均圧孔３１９を通じてダイ
ヤフラム３１６の下面にかかる圧力ＰＬ（このＰＬは冷
媒ガスの入口ＳＯＳから冷媒ガスの出口３０４に向う冷
媒の圧力である。）との差圧ΔＰできｔ、ｂ、δとΔＰ
から弁体を下に押す力Ｆ１が定まる。

ダイヤフラム３１６の上方への変形を制限するために底
板３１５が設けられている。また下方への変形制限のた
めストッパー３２０が設けられる。

ダイヤフラムの弁体を押す力Ｆ１はストッ／＃−３２０
ｅカラー３２１を経由して弁体３０９に伝えられる。

カラー３２１を設けたのはダイヤフラム下部の均圧室に
液冷媒入口３０１から流入する高圧液冷媒の影響が及ば
ないようにするベローシール３２２を弁体３０９に固定
するためである。一体化したカラー３２１．ペローシー
ル３２２及び弁体は機能部がデイ３２３の中央中空部に
配置されスライド可能となっている０機能部−Ｍｆイ３
２３には上記中央中空部と交叉し、かつ液冷媒人口３０
１と連通する高圧液流入口が設けられている。また機能
部？デイ３２３の下部は前記中央中空部よりも大きい径
をもつ下部中空部３２６を有し中央中空部の下部が弁／
−ト３２４を形成する。下部中空部内にはバイアスコイ
ルばね３１０が配置され、ノ々イアスばね力は調節ねじ
３２５により調節される。

本実施例においては弁ポート径は６．３−を用いている
。円錐弁体の頂角は中角度２０・としたが流出角は４５
°とした。また下部中空部の径は１０．３−である。（
第３図参照） 本実施例において温度膨張弁機能部はそのノクワーエレ
メント部３０８の活性炭封入部３１２がノ々ワーエレメ
ントケース３１１を経由して冷媒ガスの入口３０３から
冷媒ガスの出口３０４に流れる冷媒の温度を感知する。

この温度が冷媒の過熱蒸気温度に相当しこの温度にあた
る圧力が吸着平衡によってノ臂ワーエレメント内の圧力
Ｐ、となる。−方ｐ、　　ＰＬ＝ΔＰおよびダイヤフラ
ムのたわみδに関係するＦｌが弁体を押す力となるので
それのパイアスカ及び弁の形状によつて決まる流体力に
よって弁開度が定まる。

このようＫして液冷媒入口３０１から冷媒出口３０２に
向う冷媒流量を制御する。

本実施例において第３図の円錐弁体と比較のために３図
にあたる部分を第４図に変更した円錐弁体を作成し第３
図の場合と比較した。

第３図及び第４図は第２図の弁体３０９と機能部がデイ
３２３の弁テート部を拡大した説明図である。

第４図にあたる流出角を別個に設けない円錐弁体の場合
、凝縮圧力をｏ　Ｈ７ｃ、Ｆ〜１５　ｋｇ／１ｙａ２ま
で変化させても蒸発圧カー弁ストロークの関係は第６図
に示すようにほとんど一定である。しかし第３図に示し
たように１円錐弁体の流出角を式囚の第３項が最大とな
るように０２＝４５’にすると第５図に示すように、蒸
発圧カー弁ストロークの関係は、凝縮圧力が高く々ると
勾配の絶対値が小さくカシ、必要以上に流量が流れ過ぎ
るという傾向が抑制される。

〔発明の効果〕

本発明にもとづく温度膨張弁によれば、これを冷媒回路
に用いて、従来の温度膨張弁と同様に蒸発器の入口にと
シつけ、かつ従来の温度膨張弁に他の付加素子ノ４イパ
ス回路あるいは特別の部品を付加することなく通常の状
態においては従来の過熱度制御にもとづく温度膨張弁と
しての機能を果させかつ低蒸発温度域（すなわち低蒸発
圧力域）では、上記過熱度制御とはことカシ、静止過熱
度に達しない（過熱度の小さい）ときにおいても冷媒を
蒸発器に送夛込む機能を果させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度膨張弁の一実施例の°概略の断面
図、第２図は本発明の他の実施例の縦断面図、第３図は
第２図の弁体と弁ポート部分の拡大図、第４図は第３図
の構成の特性を比較するため作成した比較サンダルのｔ
ｇ２図の弁体と弁／−）部分の拡大図、第５図は第３の
実施例の特性を示す蒸発圧カー弁ストロークの関係を示
すグラフ、第６図は＄２図の弁体と弁ポート部分を第４
図のように構成したときの特性を示す蒸発圧カー弁スト
四−りの関係を示すグラフ、第７図は本発明温度膨張弁
の一実施例の特性を示す凝縮温度を変えたときの弁口径
をパラメータとする蒸発温度−冷媒流量の関係を示すグ
ラフ、第８図は本発明温度膨張弁の一実施例の特性を示
す凝縮温度を変えたときの弁口径をノ々ラメータとする
蒸発温度−静止過熱度の関係を示すグラフ、第９図は本
発明温度膨張弁の一実施例の円錐弁体に流出角を設けた
ときの特性変化を説明するための過熱度−冷媒流量の関
係を示すグラフ、第１０図は本発明の第２の実施例（但
しＤＩ＝８ｍのとき）の第７図に相当するグラフ、第１
１図は本発明の第２の実施例（但しＤ１＝８瓢のとき）
の第８図に相当するグラフ、第１２図は本発明の第２の
実施例（但しＤＩ＝８ｍｓ＋のとき）の第９図に相当す
るグラフ、第１３図は空調用に用いられる冷凍システム
の構成図、第１４図は従来の定圧膨張弁−温度膨張弁を
一体化した膨張弁の縦断面図である。 ２・・・ダイヤフラム、 Ｏ・・・弁Ｉ−ト、 ２・・・弁 体Ｏ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、凝縮器、蒸発器及び膨張機構を主構成要
   素とする冷媒を用いる熱交換システムに設置する蒸発器
   の効率を高めるために、過熱度信号によって弁開度を制
   御する温度膨張弁において、弁座と組み合う弁体の冷媒
   の流れる上流側とその下流側の圧力差が 温度膨張弁の静止過熱度を設定する際に基準とした圧力
   差よりも大きくなるとき、 実際の過熱度信号がその設定静止過熱度以下になっても
   一定量以上の冷媒流量が蒸発器に供給できるように、 過熱度信号と膨張弁のパワーエレメントのダイヤフラム
   のたわみ量との関数である弁体を押す力に、更に、流体
   が流れの方向に弁体を押す力を付加するように、ダイヤ
   フラム径と弁ポート口径を選定し、かつ弁体形状を円錐
   弁体として流体の流れによる付加的抑制力を利用するこ
   とを特徴とする温度膨張弁。
2. （２）上記円錐弁体の弁体形状において、冷媒流の低圧
   側への流出する近傍の弁角度を冷媒流の高圧側からの流
   入する近傍の弁角度よりも大きい弁角度をもつように定
   めた２段円錐弁体にすることを特徴とする請求項１記載
   の温度膨張弁。
3. （３）圧縮機、凝縮器及び膨張機構を主構成要素とする
   冷媒を用いる熱交換システムに設置する蒸発器の効率を
   高めるために過熱度信号によって弁開度を制御する温度
   膨張弁において、高圧側から温度膨張弁に流入する冷媒
   の弁体を押す力に及ぼす影響をさけるため弁体と、弁体
   にパワーエレメントからの押す力を伝達する力の伝達棒
   とを連接し、流体が弁体を押す方向に加わる力を相殺す
   る機構を有し、かつ弁体を円錐弁体形状として、その冷
   媒流の低圧側への流出する近傍の弁開度を冷媒流の高圧
   側からの流入する近傍の弁開度よりも大きい弁角度をも
   つように定めた２段円錐弁体にすることを特徴とする温
   度膨張弁。
4. （４）凝縮器と連通する第１の流路、 この第１の流路と弁座を有する弁室を介し、かつ蒸発器
   と連通する第２の流路、 これ等両流路と隔壁を介して設けられ蒸発器と連通する
   第３の流路、 この第３の流路と感温作動室を介して連通し、かつ圧縮
   機と連通する第４の流路を有するブロックケースと、 前記感温作動室内に設置され、前記第３の流路と第４の
   流路とを通過する冷媒の温度変化に応答して圧力が変化
   する封入物を、 パワーエレメントケースとダイヤフラムとにより形成さ
   れた室内に密封充填した感温部と、前記ダイヤフラムの
   作動により、弁体にその変位を伝達する伝達棒を有し、 かつ前記弁体内に設けられた弁座に対向する円錐弁体と
   、 この弁体を常時弁座側に偏位させるばねよりなる温度膨
   張弁において、 弁座と組み合う弁体の冷媒の流れる上流側とその下流側
   の圧力差が、 温度膨張弁の静止過熱度を設定する際に基準とした圧力
   差よりも大きくなるとき、 実際の過熱度信号が、その設定静止過熱度以下になって
   も一定量以上の冷媒流量が蒸発器に供給できるように、 過熱度信号と膨張弁のパワーエレメントのダイヤフラム
   のたわみ量との関数である弁体を押す力に、 更に、流体が流れる方向に弁体を押す力を付加するよう
   に、ダイヤフラム径と弁ポート口径を選定し、かつ弁体
   形状を円錐弁体として流体の流れによる付加的抑制力を
   利用することを特徴とする温度膨張弁。
5. （５）上記円錐弁体の弁体形状において冷媒流が低圧側
   へ流出する近傍の弁角度を、冷媒流が高圧側から流入す
   る近傍の弁角度よりも大きい弁角度をもつように定めた
   ２段円錐弁体とすることを特徴とする請求項（４）記載
   の温度膨張弁。