JPH10231950A

JPH10231950A - 温度式膨張弁

Info

Publication number: JPH10231950A
Application number: JP9054243A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Ono; 道明大野; Morio Kaneko; 守男金子
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-24
Also published as: JP3716378B2

Abstract

(57)【要約】【課題】感温筒の生産設備の変更を必要とせず、安価
でしかも各機器毎にハンチング防止特性の微調整が容易
であり、調整の自由度が大きく、且つ耐候性にも優れた
温度式膨張弁を提供する。【解決手段】膨張弁４のダイヤフラム室３５に連通す
るキャピラリチューブ３３に連結し、圧縮機吸入管９に
外周を固定する感温筒３４を備えた温度式膨張弁におい
て、感温筒外周４０にリング状部材４１を固定すること
により感温筒を構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルに用
いられる膨張弁に関し、例えば、車両用エアコンにおい
て、この冷凍サイクル中の冷媒の温度に応じてその開度
を制御するのに適切な温度式膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルは、たとえば冷房時には、
圧縮機で圧縮して高温高圧となった冷媒を凝縮器で冷却
し、これを膨張弁で膨張させて低圧化し、蒸発器で蒸発
させて室内空気を冷却し、圧縮器に戻すことにより冷凍
サイクルを構成している。この膨張弁においては、通
常、蒸発器の出口部分の冷媒の温度、即ち圧縮機の吸入
管部分の冷媒の温度をこの吸入管に密着させた感温筒に
熱伝達することにより、管温筒内部の気体の圧カを変化
させ、これをキャピラリチューブにより膨張弁内のダイ
ヤフラムの作動室に導入し、適宜このダイヤフラムに冷
媒の対向圧力を作用させ、これらの圧力によるダイヤフ
ラムの変形により膨張弁の弁体を開閉することにより冷
媒の流量調整を行っている。

【０００３】このような冷凍サイクルに用いられる感温
筒式の膨張弁装置においては、冷凍サイクルの状態が膨
張弁装置の開度変化に追従する際の時間差により、ハン
チングを発生することがある。例えば、感温筒が冷凍サ
イクルの過熱状態を検知すると、膨張弁装置の弁部が直
ちに開き、冷媒の流量が増加するが、蒸発器を通過して
圧縮機へ向かう冷媒が吸込管１の温度を下げるまでには
ある程度の時間（通常１〜２分）が費やされる。この
間、膨張弁装置は吸込管の温度が高いまま（過熱状態）
なので、膨張弁装置の弁部はさらに開かれてしまう。

【０００４】そして、ある程度の時間が経過した後には
吸込管の温度は下がるが、過熱状態、特に弁開度を開き
過ぎたために、冷凍サイクルは液バック状態になってし
まう。すると、感温筒が冷凍サイクルの液バツク（吸込
管温度の低下）を検知すると、膨張弁装置は弁部を閉じ
て冷媒の流量を減少させるが、ここでも蒸発器を通過し
て圧縮機へ向かう冷媒が吸込管の温度を下げるまでには
ある程度の時間が費やされる。この間、膨張弁装置は吸
込管の温度が低いまま（液バック状態）なので、膨張弁
装置の弁部はさらに閉ざされてしまう。そして、このよ
うな状態を幾度か繰り返して冷凍サイクルが安定する
が、このハンチングが発生すると、弁部の絞り及び冷媒
流量が安定せず、熱交換効率が著しく低下する。

【０００５】上記のような、ハンチングは、個々の冷凍
機の容量や作動特性によって異なるため、各冷凍機に適
合した感温筒から膨張弁作動部に至るまでの作動特性を
選定しなければならない。各機器毎の最適な作動特性を
得るため、感温筒部分で調整するために、従来から各種
の手段が提案されており、（１）感温筒の材質や形状を変える。（２）感温筒内に応答性を変えるための挿入材を挿入す
る。（３）感温筒の外面に熱収縮性チューブや樹脂チューブ
等を被覆する。等の手段が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の手段は、感
温筒の材質をステンレス材やアルミニウム等々の材質を
選定し、また、その形状を、冷媒の流通管に接触する部
分をこの流通管の外形に適合するようにして接触面積を
大きくとり、或いは逆に少なくする等の選定を行い、更
には、感温筒をコイル状にして流通管に接触する部分の
調整を行うようにしたもの等がある。これらの手段によ
る対応においては、例えば感温筒の材質を選定する際に
は、大きな範囲の機種毎の調整は可能でも、個々の機器
毎の調整は不可能であり、かつ、キャピラリチューブと
接合するに際して、異種金属の接合は特別の接合手段を
必要とすることが多く、困難である。また、感温筒の形
状を調整するものにおいては、感温筒を生産する設備自
体で対応しなければならず、機器毎の細かな対応は困難
である、という欠点を有する。

【０００７】上記第２の手段は、感温筒内に、例えば活
性炭等の物質を挿入し、熱容量、熱伝導率や吸着特性を
調整するものであるが、このものにおいても、感温筒を
製作する工程で、所定の特性となる種々の感温筒を製作
する必要があり、生産工程が複雑となってコストアップ
に原因となるほか、且つ機器毎の細かな調整は困難であ
り、しかも、その特性の調整が困難である等の欠点を有
する。

【０００８】上記第３の手段は、感温筒の外周に熱収縮
性チューブや樹脂チューブを被覆し、或いはテフロンや
ゴム類を塗布もしくは貼付し、また、ルミラーシート等
の熱絶縁紙を挟み込む等の手段を講じるものであるが、
所定の特性を得るための各部材の厚さの調整が困難であ
り、ほとんど設計者や施工者の勘に頼らざるを得ず、手
間がかかり、且つ所定の特性が得られないことが多い。
更に、感温筒に巻くこれらの材料は、温度や湿度の変化
の激しい部分においては劣化し、耐候性に乏しいという
欠点も存在する。

【０００９】したがって、本発明は、感温筒の生産設備
の変更を必要とせず、安価でしかも各機器毎にハンチン
グ防止特性の微調整が容易であり、調整の自由度が大き
く、且つ耐候性にも優れた温度式膨張弁を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、膨張弁のダイヤフラム室に連通するキャピ
ラリチューブに連結し、圧縮機吸入管に外周を固定する
感温筒を備えた温度式膨張弁において、感温筒外周にリ
ング状部材を固定することにより感温筒を構成したもの
である。

【００１１】本発明は、上記のように構成したので、圧
縮吸入管に外周を固定された感温筒は、この感温筒の外
周にリング状部材を固定しているので、圧縮機吸入管と
はリング状部材を介して接触しており、圧縮吸入管内を
流通する冷媒の熱をリング状部材を介して受け、その
際、リング状部材の圧縮機吸入管と感温筒との接触面
積、リング状部材の材質、リング状部材の断面積等の熱
容量等によって設定される任意の特性により熱の伝達特
性が調整され、この膨張弁が使用される冷凍機の特性に
応じた特性で、感温筒は圧縮機吸入管から熱を受け、キ
ャピラリチューブを介して膨張弁をハンチングのない安
定した特性で作動する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に沿って説
明する。例えば、車両用エアコン等に用いられる冷凍サ
イクル１は、圧縮機２で圧縮され、高温高圧になった冷
媒をコンデンサ３で冷却し凝縮させ、後に詳述する膨張
弁４で膨張させ、エバボレータ６で車内の空気と熱交換
し、車内の空気の熱を奪って冷媒は温度上昇し、この冷
媒は、再び圧縮機に戻り循環する周知の構成となってい
る。

【００１３】膨張弁４もその構成自体は周知のものであ
るので、その細部の構成、作動については省略し、ここ
ではその概要を述べるにとどめる。図１に示すように、
膨張弁４は、その弁本体７の側部にコンデンサ３からの
冷媒を導入する入口８を有し下部にエバポレータ６へ冷
媒を導出する出口１０を有する。弁本体７の入口８と出
口１０間には弁孔１１を形成した弁座部１２を有し、こ
の弁座部１２には、下方からスプリング１３によリボー
ル受１４を介して押圧されるボール弁１５が配置されて
いる。スプリング１３は弁本体の出日部分に設けたスプ
リング受け部１６を有する調節ネジ１７で受けられ、か
つそのスプリング力を調整可能となっている。

【００１４】弁本体７の上部には、ダイヤフラム２０の
周縁を上方と下方から上蓋２１と下蓋２２により挟持
し、周辺を溶接により一体化している弁作動部１９を固
定している。ダイヤフラム下面中央には当金２３を固定
しており、この当金２３の中央突起部２４の下端には先
端部がボール面に当接するロッド２５の端部が当接して
いる。ロッド２５は、弁本体の隔壁２６に形成した孔２
７を摺動自在に貫通しており、この孔２７部分の気密性
保持のために、シールパッキン２８を配置し、小スプリ
ング３０をこのシールパッキン２８と当金２３の下面と
の間に配置している。また、弁本体７に弁作動部１９を
固定するに際しては、弁本体の環状溝３１内にＯリング
３２を配置し、この部分のシール性を向上している。

【００１５】弁作動部１９の上蓋２１には、キヤピラリ
チューブ３３の基端部を挿入固定しており、キヤピラリ
チューブ３３の他端部には、感温筒３４を連結してい
る。このキヤピラリチューブ３３及びこれが連通するダ
イヤフラム上側室３５内には冷媒ガスが充填されてお
り、感温部が、図示されるようにエバボレータ６の出口
に連結し、圧縮機２の吸入管９に密着されることによ
り、吸入管内の冷媒温度が上昇するとき、キヤピラリチ
ューブ内のガス圧が上昇し、ダイヤフラム２０を作動す
る力を生じる。ダイヤフラム下側室３６には、弁本体７
に形成した均圧管３７により、ボール弁１５の下流側の
室３８と連通している。

【００１６】上記構成からなる温度式膨張弁は、先に従
来例として述べたものと同一構成をなすものであり、そ
の基本作動も同様である。しかし、本発明の感温膨張弁
は、上記感温筒３４部分に大きな特徴を有するものであ
り、本実施例においては、図２にこの部分の断面を示す
ように、感温筒３４の外周面４０にその内面が接触する
ように、リング状部材として図３に示す如きコイルバネ
４１を、その弾性力により生じる緊縮力によって感温筒
３４を外周から抱持している。この実施例においては、
コイルバネ４１の断面は円形をなしている。

【００１７】上記のような感温筒において、蒸発器出口
配管温度を感温筒に伝熱させる応答に関しては、伝熱量
をＱとすると基本的には下記の式に従う。Ｑ＝Ａ・α・ΔＴここで、Ａ：接触面積（上記コイルバネにおいては線径
と巻き数との積） α：熱伝導率（材質によって決定され、銅は約３．９Ｊ
/cm・ｓ・ｋ、ステンレスは約０．１５Ｊ/cm・ｓ・ｋ） ΔＴ：蒸発器出口配管温度と感温筒温度の温度差である。

【００１８】更に、応答時間は、本リング状部材の熱容
量（材質比熱であり、銅は約０．３８Ｊ/ｇ・ｋ、ステン
レスは約０．５１Ｊ/ｇ・ｋ）及び伝熱長さとの関係を持
っており、上記実施例においては線径と巻き数によって
決定される。

【００１９】図２において、コイルバネ４１の両端部を
除く部分が、感温筒３４の外周面４０に密着しており、
この密着している部分におけるコイルバネ４１の巻き数
Ｎは、各冷凍機の前記ハンチング特性に応じた最適の値
に設定される。その設定に際しては、このコイルバネ４
１の線径ｄが一定であるならば、コイルバネ４１の伸縮
状態を変え、圧縮機の吸入管から感温筒への熱の伝達を
遅くしたいときには、この巻き数Ｎを少なく、即ちコイ
ルバネ４１のピッチＰを大きくする。この特性は図４
（イ）に示すように変化するので、希望の任意の値を選
択することができる。また、コイルバネ４１の巻き数
Ｎ、ピッチＰを変えないときには、コイルバネの線径ｄ
を適切なものに選定する。このときの特性は図４（ロ）
に示すように変化するので、これによっても希望の任意
の値を選択することができる。

【００２０】上記実施例においては、リング状部材とし
てコイルバネを用いた例を示したが、そのほか図５に示
すように、断面円形で一部に切り欠き４２を有するリン
グ４３を複数個列設してもよい。このようなリング４３
を用いる際に、上記のような特性を調整するときには、
このリング４３の線径ｄが一定であるならば、リング４
３の取付数Ｎを調整することにより、希望の任意の値を
選択することができる。また、リング４３の取付数Ｎを
変えないときには、リング４３の線径ｄを適切なものに
選定する。このときの調整に際しても、上記図４
（イ），（ロ）の特性図に基づいて調整することができ
る。

【００２１】上記各実施例においては、コイルバネの素
材として、断面が円形の線状体である例を示したが、こ
れを図６及び図７に示すように、板巾ｄ、板厚ｔ、ピッ
チｐのコイルバネ４４を用いることができる。この実施
例において、コイルバネ４４のほとんどは感温筒の外周
面に接触しており、この実施例のもにおいて、上記特性
の調整を行う際には、板巾ｄ、板厚ｔが一定のコイルバ
ネを使用するときは、感温筒３４に接触するコイルバネ
の巻き数Ｎ、即ちピッチｐを調整することにより、希望
の任意の値を選択することができる。また、コイルバネ
４４の巻き数Ｎを変えないときには、コイルバネ４４の
板厚ｔ、または板巾ｄ、或いはその両者を任意のものに
設定することにより調整することができる。このときの
調整に際しても、上記図４（イ），（ロ）の特性図に基
づいて調整することができる。

【００２２】上記実施例においては、リング状部材とし
てコイルバネ４４を用いた例を示したが、そのほか図８
に示すように、断面円形で一部に傾斜した切り欠き４５
を有するリング４６を複数個列設してもよい。このよう
なリング４６を用いる際に上記のような特性を調整する
ときには、このリング４６の板巾ｄ、板厚ｔが一定であ
るならば、リング４６の取付数Ｎを調整することによ
り、希望の任意の値を選択することができる。また、リ
ング４６の取付数Ｎを変えないときには、リング４６の
線径ｄを適切なものに選定する。このときの調整に際し
ても、上記図４（イ），（ロ）の特性図に基づいて調整
することができる。

【００２３】なお、上記各実施例において、リング状部
材の材質を桁ものを用意し、任意の材質のものを選択す
ることもできる。このときにおいても、上記各実施例の
ように線径、巻き数等を適宜組み合わせてで調整するこ
とができるのは当然である。また、このようなリング状
部材の形状を感温筒自体に凹凸状に形成することもでき
る。

【０００２４】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
圧縮吸入管に外周を固定された感温筒は、この感温筒の
外周にリング状部材を固定しているので、圧縮機吸入管
とはリング状部材を介して接触しており、圧縮吸入管内
を流通する冷媒の熱をリング状部材を介して受け、その
際、リング状部材の圧縮機吸入管と感温筒との接触面
積、リング状部材の材質、リング状部材の断面積等の熱
容量等によって設定される任意の特性により熱の伝達特
性を調整することができ、膨張弁をハンチングのない安
定した特性で作動することができる。したがって、従来
のもののような感温筒の生産設備の変更を必要とせず、
安価でしかも各機器毎にハンチング防止特性の微調整が
容易であり、調整の自由度が大きく、且つ耐候性にも優
れた温度式膨張弁とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の温度式膨張弁を適用した冷凍
回路の構成図である。

【図２】同膨張弁に用いる感温筒部分の断面図である。

【図３】同感温筒に用いられているコイルバネの側面図
である。

【図４】同膨張弁に用いているリング状部材の特性図で
あり、（イ）は線径を一定としたときの特性図、（ロ）
は同巻き数を一定としたときの特性図である。

【図５】本発明の他の実施例を示し、（イ）は側面図で
あり、（ロ）はリング状部材の正面図である。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す感温筒部分の断
面図である。

【図７】同感温筒に用いられているコイルバネの側面図
である。

【図８】本発明の更に他の実施例を示し、（イ）は側面
図であり、（ロ）はリング状部材の正面図である。

【符号の説明】

１冷凍サイクル２圧縮機３コンデンサ４膨張弁６エバボレータ７弁本体８入口９吸入管１０出口１１弁孔１２弁座部１３スプリング１４ボール受１５ボール弁１６スプリング受け部１７調節ネジ１９作動部２０ダイヤフラム２１上蓋２２下蓋２３当金２４中央突起部２５ロッド２６隔壁２７孔２８シールパッキン３０小スプリング３１環状溝３２ ○リング３３キヤピラリチューブ３４感温筒３５ダイヤフラム上側室３６ダイヤフラム下側室３７均圧管３８室４０外周面４１コイルバネ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膨張弁のダイヤフラム室に連通するキャ
ピラリチューブに連結し、圧縮機吸入管に外周を固定す
る感温筒を備えた温度膨張弁において、感温筒外周にリ
ング状部材を固定したことを特徴とする温度式膨張弁。
【請求項２】該リング状部材が断面略円形のコイルバ
ネ状である請求項１記載の温度式膨張弁。
【請求項３】該リング状部材が断面略円形のリングを
１本以上分離して列設したものである請求項１記載の温
度式膨張弁。
【請求項４】該リング状部材が断面矩形のコイルバネ
状である請求項１記載の温度式膨張弁。
【請求項５】該リング状部材が断面矩形のリングを１
本以上分離して列設したものである請求項１記載の温度
式膨張弁。
【請求項６】該リング状部材が該部材の緊縮力により
感温筒に固定したものである請求項１〜請求項５のいず
れかに記載の温度式膨張弁。