JPS5914663B2 - 電気式膨張弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は弁体に付勢する荷重をばねの弾力で変化させ
る手段と、電気信号による電磁力によって前記ばねの弾
力を減する手段とを有し、冷凍、冷房装置の始動時には
二次側の圧力変化によって弁を開かせ、冷媒が循環しは
じめた後は蒸発器における過熱度に応じて弁を閉弁方向
に制御する如くした電気式膨張弁に関するものであり、
利用される産業分野として一般の冷凍冷房装置に適用さ
れる。

従来、膨張弁において蒸発器冷媒の過熱度を電気信号に
変換して電気信号の出力に応じて弁の開度を調節する如
くした電気式膨張弁として特開昭５４−２１６４８号が
公知である。

該膨張弁は第２図に示すように一次側流体流路３′と二
次側流体流路４′間に両流路３’、４’を連結させた通
路５′を設け、該通路にイコライザーホール１′を軸心
中心位置に貫通させて設けた主弁６′を介在させ、主弁
６′に関連させたパイロット弁１０′を具備してなる弁
本体２′と、該弁本体２′に対し一体的に結合させて、
前記通路５′を上部から掩塞し、パイロット弁１０′と
連結したソレノイド１３′とから構成しており、二次側
流体流路４′の下流に設けられた蒸発器Ｅ′の前後に添
設された温度センサーでとらえた温度差（過熱度）信号
に応じて制御器１９′を介してソレノイド１３′に励磁
電流を送出し、パイロット弁１０′を開弁方向に動作さ
せて弁開度を制御し、冷媒流量を制御するものである。

しかしながらこのような電気式膨張弁は過熱度を信号と
して、弁体内の圧力を信号に関与させないものであるの
で、圧縮機の起動時には低圧側の冷媒圧力は圧縮機に吸
引されて降下するが蒸発器冷媒には過熱度を生ぜず、従
って信号の発信がなく、弁は閉止したままであり、弁は
制御状態に入らない。

これがために別途に起動時に弁を開く強制制御手段を必
要とするものである。

そこで本発明の技術的課題は、始動時に二次側の圧力変
化によって弁をまず開かせ冷媒が循環しはじめた後は過
熱度としてとらえた信号の変化に応じて弁体を閉弁方向
に制御することである。

上記の技術課題を解決するために本発明の講じた技術手
段は下記の通りである。

（イ）弁本体の一次側冷媒室内に垂下するベローズの開
放端を金属リングと共に弁本体端部に固着し、 ←）上記金属リングの７ランジ上にプランジャ、プラン
ジャ管、電磁コイル、固定鉄心などから成るソレノイド
装置を固設し、 （ハ）一端が上記ベローズの遊端面に当接するプランジ
ャーを常に下方へ付勢するばねを固定鉄心に螺合する調
節ビスで弾力調整可能に固定鉄心とプランジャーの他端
に設けた凹状部間に配設し、 に）上記ベローズと弁体を弁棒を介して連結し、（ホ）
上記ベローズの下面に一次側冷媒圧力を作用させ、 （へ）上記弁体の一次側冷媒圧力に対する受圧面積を上
記ベローズの下面の受圧面積とほぼ等しくし、 （ト）上記弁体に二次側流路室から一次側流路室に向っ
て一定荷重を付勢するばねを設ける。

ことである。

上記技術手段は次のように作用する。

運転状態から圧縮機が停止すると二次側流路に接続され
た蒸発器の温度が上昇し、従って二次側圧力Ｐ２が上昇
して弁体受圧面積ａに加わる弁体背圧（Ｐ２Ｘａ）がプ
ランジャー及び弁棒を介して弁体に付勢されるばねの弾
力Ｐ１と弁体を閉弁方向に付勢する二次室内にあるばね
弾力Ｐ３の差（ＰＩＰ３）即ち調節ねじによって設定さ
れた最大作動圧力（Ｍ、０．Ｐ、 ）より大きくなって
閉弁する。

圧縮機が停止すると蒸発器前後の温度は徐々に平衡し、
温度差は無くなる。

この状態で圧縮機が起動すると蒸発器内の冷媒が吸引さ
れ、二次側圧力が低下し、弁体背圧（Ｐ２Ｘａ）がばね
の弾力差（ＰＩ Ｐ３） より低くなり開弁し、冷
媒が流れはじめ蒸発器前後に温度差（過熱度）が生じ信
号が発せられる。

負荷が減少し過熱度があらかじめ設定された過熱度より
低下するとその差に応じた電気信号がソレノイドに負荷
され設定ばね弾力を減する方向（弁体を閉弁させる方向
）に作用し、設定過熱度を保持するように作用する。

本発明は下記の効果を生ずる。

（１）最大作動圧力が設定されているので圧縮機停止時
二次側圧力の上昇で閉弁し、過度の冷媒の蒸発器への流
入が基土されるので起動時速かに二次側圧力が設定圧力
に達し、負荷の制御状態に入れる。

（２）弁口面積とベローズの有効面積を等しくして一次
側圧力を相殺しているので弁開閉制御Ｋ 一次側圧力の
影響を受けない。

（３）一次側流路室内で弁操作部と弁本部とのシールを
ベローズで行なっているのでばね弾力調節ネジ部での複
雑なシール機構を必要としない。

以下本発明の技術的手段の具体的一例として図示の実施
例について説明する。

第４図は本発明の実施例の断面図を示したもので、弁本
体Ａには軸心方向に直角方向の一次側冷媒流路１と軸心
方向の二次側冷媒流路２を有し、弁本体内には弁座金物
９が圧入形成され、弁座９ａを開閉する二次側に設けた
弁体１０により一次側流路と二次側流路を連通又は閉止
する如くしている。

弁体１０には一体的に螺合する弁棒１２が弁座内を挿通
して一次側流路内に延設され、弁棒１２に固着するワッ
シャ１３で弁座金物９上面に係止し、図の下方への移動
を制限している。

しかしてワッシャ１３が弁座金物に接した状態で弁体１
０と弁座９ａは最大開度をとる。

又弁体１０を常に上方へ一定荷重Ｐ３で付勢するばね１
１がばね受１４との間に介設されている。

弁本体の頭部には、金属リング２５が弁本体にかしめ等
で固着して立設され、該金属リング２５のフランジ上に
載置固定されるソレノイド装置Ｓは、固定鉄心２０、プ
ランジャ２２、プランジャが内面に摺動するプランジャ
管２３、プランジャ管に巻設する電磁コイル２１、固定
鉄心２０とプランジャ２２との間ニ介設するばね２４は
固定鉄心に螺合する調節ビス２６で弾力は調節され、プ
ランジャ２２はばね２４で常に下方へ付勢されている。

プランジャ２２は弁本体内に延設され、弁本体内壁に一
端を固着して弁本体内に垂下するベローズ８で一次側冷
媒からシールされ、プランジャ２２の先端はベローズの
遊端面８ａを液密に貫通する前記弁棒１２の先端とベロ
ーズ内で当接しており、ベローズの遊端面８ａと弁棒１
２はろう付等で固着している。

そうしてベローズ８の有効径と前記弁座９ａの弁口径と
は等径に設定している。

電磁コイル２１０両端はリード線３と接続している。

本例においては電気信号にならない弁体１０に対する荷
重を変化させる手段が調節ビス２６の螺合を上下にかえ
、ばね２４のプランジャ２２に対する荷重を設定するも
のであり、電気信号による弁体に対する荷重の変化は電
磁コイル２１への出力電圧を変えることにより行う。

次に本弁装置Ａの作用を第１図に示す如く冷凍系統に用
いた場合について説明する。

第１図において、Ｂは冷媒圧縮機、Ｃは凝縮器、Ａは本
弁装置、Ｅは蒸発器を示す。

凝縮器出口から本弁装置に導入される高圧液冷媒は第４
図の一次側流路１から弁本体Ａ内に入り、弁座９ａで減
圧され二次側流路２から蒸発器Ｅへ流入し冷却作用を行
って圧縮機Ｂに環流するものであるが、第４図々示の状
態で弁体１０に対する上向きの力と下向きの力がバラン
スしたとすると、上向きの力は（一次流入圧力ｐ／ｘベ
ローズ８受圧而積ａ′）＋（ばね１１弾力Ｐ３） で
下向きの力は調節ビス２６の調節によるばね２４の初期
荷重Ｐ１＋（Ｐ′１Ｐ２）Ｘ（弁座面積ａ）で力関係は
上向きの力と下向きの力がつり合っており、なおａ””
ａ’に設定しているのでＰ １ ＝Ｐ ２ Ｘ ａ 十
Ｐ ３ （ここにばね弾力Ｐ３は一定）となる。

即ち二次側における圧力Ｐ２はばね２４の初期荷重で変
化し、ばね２４の荷重が犬となると、それに見合っただ
け二次側圧力Ｐ２は上昇する。

逆にＰ２を任意の値（例えば４．２ｇＧ）に設定し、弁
体１０が弁座９ａを丁度閉止するよ５１Ｃばね２４の初
期荷重Ｐ１を調節してバランスさせると弁棒１２のワッ
シャ１３と弁座金物上面との間には間隙が生じた状態で
平衡することとなる。

この設定状態で冷凍系統に本弁装置Ａを第１図の如く装
着すると、圧縮機の停止中に蒸発器に残っている冷媒（
例えばＲ−１２）は環境温度（軽えば２０℃）相当の圧
力を示し、Ｐ２（例えば４．２υＧ）より高圧となるの
で、弁体１０は弁座９ａを強固に閉止している。

この状態で圧縮機が起動すると、弁体が閉止しているの
で、二次側の冷媒は圧縮機に吸引されて圧力低下し、Ｐ
２が４．２％Ｇ以下になるとげね２４の初期荷重で弁は
開き冷媒が流れ始める。

冷媒が流れ、二次側圧力Ｐ２が４．２υＧになると弁体
は閉止するので、二次側圧力Ｐ２は４．２υＧ以上には
上昇しない。

（本弁装置の上記の如き用い方は定圧式膨張弁であるこ
とを示すものである。

）このようにして本弁装置においては圧縮機起動後冷媒
を蒸発器に制御して供給する制御態勢になるものであり
、従来の電気式膨張弁と異なった点である。

ところで上記の如き場合は、調節ビス２６の調節によっ
て得られるプランジャ２２の初期荷重Ｐ、にバランスす
る二次側圧力Ｐ２が最大で、二次側圧力は前記Ｐ２以上
にはならない定圧式膨張弁であり、電磁コイル２１に電
気信号を入力すると、プランジャに対する吸引力が生じ
、入力信号に応じてばね２４の荷重が減じられるので二
次側圧力は電気信号を入力しないときの圧力Ｐ２より低
い圧力でバランスし、電気信号を入力しないときの圧力
Ｐ２が最大作動圧力（Ｍ、０．Ｐ、）となる。

このＭ、０．Ｐ、は調節ビス２６を上下に調節すること
により任意の値が得られる。

第３図に示す如く、負荷が減少し低圧圧力４．２υＧで
過熱度が０に近ずくと過熱度信号と設定過熱度の差に応
じて電気信号を電磁コイル２１に送り、弁体を閉弁方向
に制御してバランスする低圧圧力を降下させ（例えば２
．９υＧ）、過熱度を図示ハの大きさに増すことになり
、過熱度が極端に小さくなることを電気信号の与え方に
よって防ぎ、冷媒液が圧縮機に環流することを防止する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷凍系統図、第２図は従来例の断面図、第３図
は冷媒Ｒ−１２の飽和圧力特性線図による過熱度変化を
示す説明図、第４図は本発明の実施例断面図である。 １・・・・・・一次側冷媒流路、２・・・・・・二次側
冷媒流路、８・・・・・・ベローズ、９・・・・・・弁
座金物、１０・・・・・・弁体、１１・・・・・・ばね
、１２・・・・・・弁棒、２０・・・・・・固定鉄心、
２１・・・・・・電磁コイル、２２・・・・・・プラン
ジャ、２４・・・・・・ばね、２６・・・・・・調節ビ
ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍系統に用いる膨張弁において、 イ 弁本体の一次側冷媒室内に垂下するベローズの開放
   端を金属リングと共に弁本体端部に固着し、 ゛ 口 上記金属リングのフランジ上にプランジャ、プラン
   ジャ管、電磁コイル、固定鉄心、などからなるソレノイ
   ド装置を固設し、 ハ 一端が上記ベローズの遊端面に当接するプランジャ
   を常に下方へ付勢するばねを固定鉄心に螺合する調節ビ
   スで弾力調整可能に固定鉄心とプランジャの他端に設け
   た凹成部間に配設し、二 上記ベローズと弁体を弁棒を
   介して連結し、ホ 上記ベローズの下面に一次側冷媒圧
   力を作用させ、 へ 上記弁体の一次側冷媒圧力に対する受圧面積を上記
   ベローズの下面の受圧面積とほぼ等しくし、 ト 上記弁体に二次側流路室から一次側流路室に向って
   一定荷重を付勢するばねを設けた、電気式膨張弁。