JPS5821960Y2 - 過冷却制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は冷凍系統の凝縮器出口側冷媒の過冷却度を制
御して蒸発器に適正量の冷媒を供給する過冷却制御弁に
関する。

用する産業分野は一般の冷凍冷房装置で、夏冬等周囲温
度の変動巾の多い条件下で継続して用いられる。

例えば空冷式パッケージエアコン、チーラー等に適用さ
れる。

過冷却制御弁は冷凍サイクルの凝縮器出口側の冷媒過冷
却度を検知し、設定過冷却度と比較して適正量の冷媒を
蒸発器に供給すると共に、絞り孔で高圧冷媒を断熱膨張
させ減圧する作用を行う弁であり、弁本体頭部のパワー
エレメント室のダイアフラム上室に凝縮器出口側の温度
を検知する感温部の封入冷媒圧力Ｐ′ を導入し、凝縮
器出口圧力（−次側圧力）Ｐｌをダイアフラム下室に導
入し、さらに二次側室に設けた過冷却度設定ばねの設定
張力Ｐ３をダイアフラムに作用させており、ダイアフラ
ム有効面積Ａに作用する圧力差Ｐ′Ｐ１と、ばね張力Ｐ
３を対抗させ弁を開閉するよようにしている。

したがってこの構造の弁においては、感温部の封入冷媒
は装置冷媒に対し、同一温度に対応する相邑圧力が装置
冷媒より高い冷媒が用いられる。

その例として米国特許公報第３３６７１３０号に装置冷
媒Ｒ−２２に対し、感温部封入冷媒をＲ−１４３ａ又は
Ｒ−５０２を封入したものが示されている。

とのＲ−１４３ａとＲ−２２の凝縮圧力、温度特性曲線
（Ｐ−Ｔ曲線）を対比した第２図の線図で説明すると、
曲線イはＲ−２２のＰ−Ｔ曲線を示し、曲線口′はＲ−
１４３ａのＰ−Ｔ曲線を示し、曲線口はＲ−１４３ａの
Ｐ／／ Ｔ曲線の圧力値Ｐ′からばねの設定張力Ｐ３
を控除したＰ’−ｐ３で示される弁開点特性曲線を示し
たものである。

イと口を比較すると、凝縮圧力の高い範囲も、また凝縮
圧力の低い範囲でも同一圧力に対する温度差（過冷却度
）はぼｙ等しく、同一過冷却度で弁は作動する。

これは装置の運転状態における装置冷媒Ｒ−２２のＰ−
Ｔ曲線の勾配（ｄｐ／ｄｔ）と封入冷媒Ｒ−１４３ａの
Ｐ’ −Ｔ曲線の勾配（ｄｐ／ｄｔ）がほぼ同じである
ことによる。

第３図はＲ−５０２とＲ−２２のＰ−Ｔ曲線を対比した
線図で、イはＲ−２２のＰ−Ｔ曲線ハ′はＲ−５０２の
Ｐ−Ｔ曲線、ハは弁開点特性曲線を示したもので、イと
八を比較すると、凝縮圧力の高い範囲では過冷却度は小
さく、凝縮圧力の低い範囲では過冷却度が大きくなって
いる。

これは装置冷媒のＰ−Ｔ曲線の勾配ｄｐ／ｄｔに対し、
封入冷媒のＰ’−Ｔ曲線の勾配ｄｐ／ｄｔが小さい（ｄ
ｐ／ 〉ｄｐ′／ｄｔ）の結果である。

ｔ これらの過冷却制御弁を水冷式冷凍冷房装置に使用する
場合には、凝縮圧力は年間を通じほとんど変化しないの
で、過冷却度も変化がなく安定した流量の制御が出来た
が、最近の冷凍冷房装置においてはほとんどが空冷式と
なり、この空冷式冷凍冷房装置においては、凝縮圧力が
周囲外気温度の変動によって著しく変化し、夏季は冬季
に比し凝縮圧力が数倍に達することがあり、同一過冷却
度に対する流量は、夏は冬に比し過大となり、逆に周囲
温度が低く凝縮圧力の低下する冬は流量が少なく冷却能
力が低下する結果となり、周囲温度の変動による流量変
化を補償しなければならないという問題が生じた。

以上の説明から明らかなように、装置冷媒のＰ−Ｔ曲線
ｄｐ／／ｄｔに対し、封入冷媒のＰ’−Ｔ曲線の勾配ｄ
Ｖ ＜ｄｐ；／ｄｔとすることにより周囲ｔ 温度の変動による凝縮圧力の変化に伴う流量変化を補償
することができることが理解される。

そこで本考案は装置冷媒前記Ｒ−２２のＰ −Ｔ曲線の
勾配ｄｐ／ に対し感温部封入冷媒のＰ′−Ｔ曲線の勾
配ｄｐン、ｔがｄｐ／、ｔくｄｐンｄｔの特性を有する
ようにすることを技術的課題とするものである。

上記の技術的課題を解決するために、本考案の講じた技
術的手段は下記の通りである。

過冷却制御弁の感温部封入冷媒をモノプロモトフルオロ
メタン（Ｒ−１３Ｂ１）とする。

上記技術的手段は次のように作用する。

第４図ばＲ−１３Ｂ１とＲ−２２のＰ −Ｔ曲線並びに
弁開点特性曲線を示したもので、曲線イはＲ−２２のＰ
−Ｔ曲線、曲線二′はＲ−１３Ｂ１のＰ−Ｔ曲線、曲線
二は弁開点特性曲線を示したものである。

ダイアフラム上室に感温部の封入冷媒圧力Ｐ′を導入し
、凝縮器出口圧力Ｐ１をダイアフラム下室に導入し、ダ
イアフラム有効面積Ａに作用する圧力差（Ｐ’Ｐ１）と
、二次側室に設けた過冷却度設定ばねの設定張力Ｐ３を
対抗させ弁を開閉制御するが、第４図で示すようにｄｐ
、；／ｄｔ＞ｄｐ／ｄｔの関係から凝縮圧力の低い場合
には小さな過冷却度で弁が開き始め、凝縮圧力が高い場
合には大さな過冷却度で弁を開き始める様に機能し、装
置の運転状態にあ・いて凝縮圧力が高い圧力範囲では過
冷却度が大きくならないと弁は開き始めないが、弁開度
は小さくとも弁前後の冷媒圧力差が大きいので、流量は
確保出来、低い圧力範囲では過冷却度が小さくて弁は開
き始めるので、高い圧力範囲の弁開き始めの過冷却度に
相当する低い圧力範囲の過冷却度では弁開度は十分大き
く、弁前後の冷媒圧力差が小□くても流量が確保出来る
ので、結果として凝縮圧力が周囲温度の変動によって変
化しても、所定の流量が得られる様作用する。

本考案は下記の特有の効果を生ずる。

弁開閉動作に際してのハンチング現象が減少する。

これは装置冷媒のＰ−Ｔ曲線の勾配ｄｐ／ｄｔに対し、
制御弁感温部封入冷媒の勾配ｄｐ；／ｄｔが大きいこと
から温度に対する冷媒圧力が装置冷媒の圧力に対し、感
温部封入冷媒圧力が従来の感温部封入冷媒圧力に比し高
く、感温部封入冷媒圧力と装置冷媒圧力の差にダイアフ
ラムの有効面積を掛けた（Ｐ’−Ｐ）Ａ荷重に対抗する
過冷却度設定用ばねの設定張力Ｐ３が大きくなるため弁
開閉動作が安定することになる。

以下本考案の技術的手段の一具体例を示すため図示の実
施例について説明する。

第１図は過冷却制御弁の→ｑの断面図を示したもので、
冷凍系統の凝縮器と蒸発器の間に設けられ、凝縮器出口
側配管温度を検知する感温筒１の封入ガス圧力Ｐ′はダ
イアフラム６の上面に導入され、ダイアプラム下面には
装置冷媒の凝縮圧力Ｐと尚金１．連結棒９．土ばね受１
３を介して、調整ばね１８の弾力Ｐ３が作用している。

上ばね受にはニードル弁１０の開度を調整するビス１５
が、ニードル弁の下方に一体的に延設されたロンドに接
離自在に設けられニードル弁上方にはニードル弁を閉止
方向に付勢する小ばね１１が設けられており、調整ばね
１８は下ばね受１４の螺合を調節し、所定の過冷却度に
相当する弾力Ｐ３に設定する。

装置冷媒の所定された過冷却度に於けるダイアフラム土
面のガス圧力Ｐ′に対し、冷媒の凝縮圧力Ｐ１ とばね
１８の弾力Ｐ３との合成力が平衡したとき、ニードル弁
が丁度弁孔を閉止するように調整ビス１５でニードル弁
の位置を調節するものである。

したがって装置冷媒の過冷却度が設定値より大きくなる
とＰ′ は減圧して弁１０は開き、過冷却度が設定値よ
り減少すると弁は閉方向に作用し、過冷却度を設定値に
保持する如く作用する。

第４図に於て、曲線イと二を組合せて見ると装置冷媒Ｒ
−２２の５５℃に於ける飽和圧力２１警ＧがＲ−１３Ｂ
１４７．５℃の飽和圧力と一致し、Ｒ−２２の過冷却度
７゜５ ｄｅｇで弁開き始めとなり。

Ｒ−２２が３０℃の温度に於ては過冷却度３ ｄｅｇで
弁開き始め点となることを示している。

したかって感温筒１に封入するガスとしてＲ−１３Ｂ１
を選択すれば装置冷媒Ｒ−２２に対し高温域では弁開に
至る過冷却度は犬で低温域では小さい特性を示し、低温
に於て装置冷媒の高低圧力差が小さくなっても小さい過
冷却度で弁開となるので所要の冷媒流量が得られ、過温
域に於ては過冷却度が大にならないと弁が開かないが小
さい弁開度の場合でも冷媒高低圧力差が大きいので、所
定の流量が得られ、温度の高低にか＼わらずほぼ一定の
冷媒流量を供給することができる長所を有することにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は過冷却制御弁の一例の断面図、、第２図ばＲ−
１４３ａとＲ−２２のＰ−Ｔ曲線を対比した線図。 第３図はＲ−５０２とＲ−２２のＰ−Ｔ曲線を対比した
線図、第４図１Ｉ″１Ｒ−１３Ｂ１とＲ−２２のＰ−Ｔ
曲線を対比した線図。 を示したものである。 １・・・・・・感温筒、２・・・・・・キャピラリー管
、４・・・・・・上蓋、５・・・・・・下蓋、６・・・
・・・ダイアフラム、７・・・・・・邑金、８・・・・
・弁本体、９・・・・・・連結棒、１０・・・・・・ニ
ードル弁、１３・・・・・・上ばね受、１４・・・・・
・下ばね受、１５・・・・・・調整ビス、１１・・・・
・・小ばね、１８・・・・・・調整ばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 装置冷媒をモノクロルジフルオルメタン（Ｒ−２２）と
   した冷凍系統の過冷却制御弁の感温部封入冷媒をモノプ
   ロモトリフルオロメタン（Ｒ−１３Ｂ ）とした過冷却
   制御弁。