JPS5810055Y2 - 温度式膨張弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は温度式膨張弁において、年間を通じ何れの季
節においても同一過熱度に対する冷媒供給量を常に一定
に保つようにした膨張弁に関し、利用する冷凍冷房分野
一般において、夏季と冬季等、周囲温度の変動巾が大き
い条件下において継続して用いられる温度式膨張弁に適
用される。

冷凍装置においては、蒸発圧力は周囲外気温度によって
変化することは少なく、はぼ一定であるが、凝縮圧力は
凝縮温度に関連して著しく変化し、特に空冷式凝縮器に
おいては、外気温度の差によって夏には冬の数倍の凝縮
圧力は生ずる。

膨張弁の開度を一定とした場合、圧力差が大きいことに
よって流量は増加するので、膨張弁が夏季用特性に適合
する如く設計されたものでは冬季においては所定の最大
過熱度に相当する最大弁開度を示していても、通過する
冷媒量は少量であり過ぎることになり、夏と冬、または
昼と夜などによって周囲温度の変動巾が大きい環境下に
おいて、継続して使用する場合には、周囲温度の変化に
よって一定の弁開度の通過冷媒量に差が生ずるので、こ
れを補正しなければならないという問題がある。

これがために凝縮圧力の低い冬季などを基準とした膨張
弁で、第１の絞り個所に第２の絞り個所を直列に設け、
凝縮圧力の高い夏季などにおいては、第２の絞り個所が
強い絞り作用を発揮するようにし、第１の絞り個所は凝
縮圧力の低い場合の所定の過熱度に合わせて設計した発
明が、特公昭５３−第１３２５２号公報で示されている
。

この従来の発明の概要を第４図で説明すると、弁本体４
０内には第１の絞り個所４１と第２の絞り個所４２が直
接相前後して接続されている。

第１の絞り個所は弁座４３と鉢型の閉鎖体４４とによっ
て制限されている。

第２の絞り個所４２は弁座４５とピストン状の調節部材
４７の絞り体４６として構成された部分とから形成され
ている。

鉢型の閉鎖体４４は弁棒４９の延長部４８に固着してい
る。

閉鎖体４４の底には開口５０があり、この開口５０によ
って第１の絞り個所の前の室は閉鎖体４４と調節部材４
７との間の内室５１と接続し、調節部材４７はプラステ
ィックからなっており、室５１をシールするシールリッ
プ５２を有している。

比較ばね５２ａは一方では調節部材４７に支えられ、か
つ他方では弁棒４９、ひいては閉鎖体４４と結合された
結合面５３に支えられている。

弁の閉鎖をも行う第１の絞り個所４１はダイアフラム３
１に関連して調節される。

この運動には調節部材４７も一緒に追従し、これによっ
て第２の絞り個所も変えられる。

孔５０があるため室５１には凝縮器圧力が作用し、調節
部材４７は凝縮圧力と蒸発圧力との差圧と比較はね５２
ａによって負荷されている。

したがって凝縮圧力によって調節部材４７は閉鎖体４４
に対して所定の相対位置に調節され、これによって第２
の絞り個所は圧力に関連して修正されるものである。

ところでこの膨張弁の構造では、第１、第２の絞り個所
が二つの弁座と、これに対向する第１、第２の弁体の傾
斜面とによって形成されるので、第１、第２の絞り個所
間に流路断面積の大きい空間が形成され、膨張弁を通過
する冷媒は、第１の絞り個所を通過した後、上記の空間
で膨張減圧し、こＮでフラッシュガスを発生し、ガス混
入の冷媒が第２の絞り個所を通過するようになっている
。

このフラッシュガスの発生量は冷媒の過冷却度で左右さ
れ、過冷却度は外気温、風、ファンの運転状態等による
凝縮器の熱交換の良否によって変化し、過冷却度の小さ
い場合は、小さい減圧によってフラッシュガスを発生す
る。

したがって過冷却度の変化により、ガスの混入量の異っ
た冷媒が第２の絞り個所で調整されることになるので、
この膨張弁を通過する流量は凝縮圧力と蒸発圧力の差に
よる上記の流量調整を行っても、過冷却度の変化による
フラッシュガスの発生量によって膨張弁を通過する流量
が変動する問題がある。

本考案の解決すべき技術的課題は、第１の絞りと第２の
絞りの間に膨張減圧する前記空間が形成されないように
することである。

こ＼に技術的課題を解決するために講じた本考案の技術
的手段は下記の通りである。

（イ）絞り弁座を弁座通路に対して直角な平面弁座とし
、 （ロ）過熱度変化で動作する第１弁体の上記絞り弁座側
に対向する面を弁座面に平行にし、 ←→ 流量調整用の先端にニードル部を有する第２弁体
を第１の弁体内に摺動自在に収容し、第２の弁体先端の
ニードル部を前記弁座内に突出させ、弁座通路を円筒状
通路とし、 に）第２の弁体の背面に凝縮圧力を作用させ、第２弁体
の正面に第２弁体の中心導孔を介して蒸発圧力を作用さ
せ、さらに第２弁体を第１弁体内に後退させるように付
勢するばねと、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧で、第２弁
体の弁座方向への移動を所定位置で規制する第１弁体と
の係合段部を第２弁体に設けることである。

上記の技術的手段は次のように作用する。

夏季などで、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧が、前記はね
で現定される所定の圧力より大きくなると、第２弁体は
ばねに抗して弁座側に押出され、係合段部で制止する所
定位置を占める。

このとき第２弁体と弁座間に形成される第２絞りの断面
積は第１弁体と弁座で形成される第１絞りの断面積より
も小さく、かつ連続するので、第１、第２絞りとの間で
は、前記空間は存在せず、冷媒は膨張することなく第２
弁体によって流量の調整が行われ、第１弁体は流量の調
整に関与しなくなる。

このことを第５図の弁リフトと弁開口面積との関係を示
す開口特性図に基づいて、さらに説明すると次のようで
ある。

す、なわち、図中イの線が第１弁体の開口特性図で、口
の線が第２弁体の開口特性図である。

上記の凝縮圧力と蒸発圧力の差圧が所定圧力より大きい
場合は、イ線の開口は口線の開口より大きいので流量の
調整は口線の特性に従って行われる。

冬季なとて凝縮圧力が低下し、蒸発圧力との差圧が所定
圧力より小さくなると、第２の弁体はばねによって第１
弁体内に後退し、先端のニードル部の小径の部分が弁座
内に突出し、流路を拡げ第２弁体の開口特性はハになり
、第１弁体のリフトａまでの範囲においては第１弁体の
開口は第２弁体の開口よりも小さく、かつ両開［］には
連続しており、流量調整は第１弁体の開口特性イに従い
、このとき第２弁体は流量調整に関与しない。

冷媒は第１絞りから、第１絞りより僅かに大きい第２絞
りに流れるので、圧力の変化は少なくフラッシュガスは
発生し難いが、たとえ第１絞りでガスが発生しても第２
絞りで絞ることはないので、第１絞りによる流量の調整
のま＼蒸発器に流れ流量の変動はない。

第１弁体のリフトが図中ａ点を越えると第１弁体の開口
は第２弁体の開口より大きくなり、流量調整は第２弁体
の開口特性ノ＼に従い凝縮圧力の低下に従って開口は大
きくなり、例えばリフｌ−１においては開口面積はｂと
なる。

開口特性ハの範囲における冷媒の流れは第１絞りからこ
れより小さい第２絞りに連続して流れるので膨張するこ
とはない。

本考案は下記の特有の効果を生ずる。

本膨張弁はフラッシュガス混入の冷媒を絞ることがない
ので、従来例の膨張弁のガス混入の冷媒が絞り個所を通
過する際発生した弁鳴現象を著しく減少できる効果を生
ずる。

以下前記の技術的手段の一具体例を示すために図示の実
施例について説明する。

第１図は外部均圧型膨張弁の破断面図を示し、第２図は
要部の部分拡大断面図を示したものである。

弁本体１には冷媒入口Ａと、同出口Ｂを有し、両口Ａ、
Ｂを連通する連通絞り孔２の平面弁座２６を開閉する第
１弁体３が弁本体内壁に摺動自在に設けられており、第
１弁体の前記弁座２６に対向する面３ａを弁座面に平行
としている。

弁本体上方端部にはダイアフラム４、上カバー７、弁本
体に結合する十カバー８を有する圧力応動部Ｃが設けら
れ、ダイアフラｌ、４上方の空室５には蒸発器出口配管
に添設される感温部１０の温度に相当する封入ガスの飽
和圧力Ｐ１が毛細管９を介して導入されており、ダイア
フラム下面の空室６には当金１２を介してダイアフラム
４の動作を第１弁体３に伝える弁棒１１が設けられてい
ると共に空室６には蒸発器出口の圧力Ｐ６を伝える外均
管１３が開口している。

第１弁体３下面には過熱度調節はね１４が設定された弾
力Ｐ１で第１弁体３を常に閉方向に付勢しており、ばね
１４の弾力を調節する調節ビス１５が弁本体に螺設され
、Ｐ１Ｐ６−△Ｐ（過熱度）変化で、はね１４に対抗し
、第１弁体３の開度を調整する通常の温変式膨張弁の動
作を上記の構造で行なうものである。

第１弁体３は両端開放した段付中空円筒状をなし、小径
部の先端が前記過熱度の変化で連通絞り孔２の平面弁座
２６を開閉する平井３ａを形成し、大径部の開放口は前
記調節はね１４のばね受１８が周縁を溶接して固着して
おり、弁内室１７内には一端を前記はね受１８に固着し
たベローズ２０が設けられ、該ベローズ内には、ベロー
ズ自由端に固着し、ベローズを縦貫し、一方をベローズ
外に突出−して後述する第２弁体ニードル弁２３と結合
する螺子部２１ａを有し、他方は前記はね受１８を貫通
して前記はね１４内に挿設されるばね受２４を螺止する
ロッド２１が設けられ、ロッド２１は、ばね受１８とば
ね受２４との間に介設されるはね２２で常時下方へ付勢
されている。

又はね受１８にはベローズ２０内部と弁内室外部の一次
側（入口Ａ側）と導通する小孔１９が設けられている。

ロッド２１の頭部には螺子部２１ａと螺合結合し、小径
部の中心孔１６に摺設する第２弁体ニードル弁２３が設
けられ、該ニードル弁２３は一端が二次側（出口Ｂ側）
に開口し他端が弁内室１７内に開口する中心導孔２５を
有すると共に弁体３の内壁と係合する段部２３ａが形成
され一定範囲以−ヒのニードル弁２３の上昇を阻止して
いる。

又第２弁体ニードル弁２３は前記ニードル弁段部２３ａ
が弁体内壁に係合した位置に於て、弁体小径部の先端位
置から先細の勾配部２３ｂが形成されて弁座２６内に直
角に突出している。

上記構成により出口Ｂ側の圧力ｐｂは中心導孔２５を通
って弁内室１７に導入されベローズ２００外面に作用し
、ばね２２の弾性Ｐｓとの合成力Ｐｂ＋Ｐｓがニードル
弁２３を下方へ付勢し、又入口Ａ側の圧力Ｐａは弁体３
の外面と弁本体内壁との間隙ｅから進入し、前記弁受１
８の小孔１９を通ってベローズ２０内に作用し、ベロー
ズ内圧力はＰａとなり、ベローズを上方へ付勢する。

よってベローズ内外の圧力差Ｐａ−Ｐｂ＝△Ｐを所定値
に設定し、△Ｐに等しくばね２２の弾力Ｐｓを調節すれ
ば、Ｐ ａ−Ｐ ｂ＝Ｐ ｓで平衡し、第２弁体ニード
ル弁２゛３は第２図図示の如く段部２３ａが弁体内壁に
係合した位置で静止し、圧力差△ＰがＰｓより犬なる場
合（Ｐａが犬となった場合）は第２弁体２３は段部２３
ａで制止されて上方へは移動せず原状を維持するが、圧
力差△ＰがＰｓより小となる場合（Ｐａが小となった場
合）は、第２弁体ニードル弁２３は下降し勾配部２３ｂ
の細い部分が流路内に現われるので流路面積は拡大され
る。

前記過熱度によって平面弁座２６と平井３ａとの間の弁
開度１が示されている場合、人口側Ａ（−次側）と出口
側Ｂ（二次側）の圧力差が所定値より犬なるときは、第
２の弁体ニードル弁２３は第３図点線で示す位置にある
が、圧力差が所定値より小さくなると実線で示す位置と
なり、第１弁体の弁開度１は変化しないが、流路は拡大
されて圧力差の減少を補償して流量の変化を小範囲にと
どめ又はゼロとするものであり、さらに膨張弁通過時に
おける冷媒にはフラッシュガスは生じないか又は生じて
も流量の変動はない。

したがって夏季特性用に設計された膨張弁に於て、本考
案による膨張弁を用いるならば、冬季外気温低下による
一次側圧力の低下があっても所定過熱度に於ける冷媒流
路は一定に保つことができ、もしくは変動量を小範囲に
押えることができ、膨張弁を凝縮圧力の変動にかかわら
ず通年して使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の破断面図、第２図は要部の部分
拡大断面図、第３図はニードル弁の動作を説明する部分
断面図、第４図は従来例の要部断面図、第５図は本考案
の弁の開口特性図である。 １・・・・・・弁本体、２・・・・・・連通絞り孔、３
・・・・・・第１弁体、４・・・・・・ダイアフラム、
１４・・・・・・過熱度調整ばね、１５・・・・・・調
節ビス、１７・・・・・・弁内室、２０・・・・・・ベ
ローズ、２１・・・・・・ロッド、２２・・・・・・ば
ね、２３・・・・・・第２弁体ニードル弁、２４・・・
・・・ばね受、２５・・・・・・中心導孔、２６・・・
・・・平面弁座。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 蒸発器出口側冷媒の過熱度に関連して絞り弁座の開閉を
   行う弁体を有する温度式膨張弁において、（イ）絞り弁
   座を弁座通路に対し直角な平面弁座とし、 （ロ）過熱度に関連して動作する第１弁体の上記絞り弁
   座面に対向する面を弁座面に平行とし、（ハ）流量調整
   用の先端にニードル部を有する第２弁体を、前記第１弁
   体内に摺動自在に収容し、第２弁体先端のニードＪし部
   を前記弁座内に突出させ、弁座通路を円筒状通路とし、 に）第２弁体の背面に凝縮圧力を作用させ、第２弁体の
   正面に第２弁体の中心導孔を介して蒸発圧力を作用させ
   、第２弁体を第１弁体内に後退させるよう付勢するばね
   と、凝縮圧力と蒸発圧力との差圧による第２弁体の弁座
   方向の移動を所定位置で規制する第１弁体との係合段部
   を第２弁体に設けた、 温度式膨張弁