JPS63306373A - 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■租且分立 本発明は、空気調和装置等において蒸発器に対する適正
な冷媒流量を制御するための膨張弁に関するものである
。

征】欽ヨ支徘 蒸発器、圧縮機、凝縮器及び感温膨張弁をそれぞれ直列
に連結したサイクルからなる冷凍装置において使用され
る温度式膨張弁は、蒸発器内の液冷媒の蒸発の割合によ
つて変化する蒸発器出口側の冷媒ガスの過熱度を感温筒
で検出することによって、膨張弁の圧力室にガス圧とし
て伝送し、蒸発器内に流入させる液冷媒の割合を精密に
制御ｌ　３１節する機器であるが、負荷条件や外気条件
が大幅に変動する条件で冷凍装置が運転される場合には
膨張弁の制御を精密に調節することは一般に困難である
。

即ち、例えば負荷が大幅に急増した場合には、蒸発器内
の冷媒の蒸発が過多となって蒸発器出口側の冷媒過熱度
の上昇を来たし、膨張弁の弁開度を大幅に増加させる必
要が生ずるために、蒸発器の蒸発有効面積の大幅な減少
を来たし、負荷の増大に応じて蒸発器の蒸発能力を増加
させる必要性と相矛盾した結果を生ぜしめる。又、逆に
負荷が大幅に減少した場合には蒸発器内における冷媒の
蒸発が不十分となり液状の冷媒を混入した状態で圧縮機
に送られ、その結果液圧縮による圧縮機の効率低下のみ
ならず、強いては圧縮機の破損を来す場合がある。

従って、かかる上記の面題点を解消するためには、蒸発
器出口側における冷媒過熱度の変動幅を極力減少させて
常に適正な設定過熱度（例えば＋５℃）に保持して運転
することが望ましいが、従来の膨張弁では冷媒過熱度の
変動中の全域にわたって制御することが困難であるため
、特公昭５７−４７３８０号公報記載のように膨張弁の
静止過熱度を標準値よりも高く設定し、その手段として
傍熱電気ヒーターを感温筒に設け、冷媒ガスの過熱度が
適正になる如く膨張弁のばね圧を調整する等の試みも行
なわれている。

しかし、蒸発器出口側の冷媒ガス管に添着した感温筒に
電気ヒーターを付設し、ヒーターへの印加電圧を調整し
て膨張弁の静止過熱度を調整する方法には以下のような
種々の欠点がある。即ち、膨張弁の全閉から全開までの
加熱度差は通常５℃前後であるため、温度が１”Ｃ変化
すると弁開度は２０％変化してしまう。従って、弁開度
差を１０％以内にするには、静止過熱度を±０．５℃以
内に調節しなければならないが、この方法では感温筒内
のガス温度を設定値温度に対して例えば±０．５℃以内
という精密な温度範囲に調整することは、感温筒と冷媒
配管との接触による配管への熱伝達、管内を流れる冷媒
の熱容量の相違による熱伝達率の差、感温筒への結露、
着霜による熱伝達、感温筒周辺の風速、感温筒の冷媒配
管への装着方法の相違による熱伝達の差及び装着具の熱
容量の相違等多岐にわたる影響を受は易い感温筒の装着
条件からみて不可能と考えられる。

■が”しよ°とする。　占 しかるに、近時においては、次の如き事情によって膨張
弁の時定数を早くする必要性が高まっている。

（イ）インバータ圧縮機では、立上り時の速暖、適冷効
果が求められるので、立上り時において高速回転運転が
行われるが、この場合において、絞り気味運転が長びく
と吸入スーパーヒートが太き（なって吐出温度が上昇し
、圧縮機の焼付等を起す。

（ＩＩ＋）冷凍機そのものも時間遅れが大きいので、早
目に目標値に近づけないと制御系の安定に時間を要する
と共に発振、振動状態に陥る危険がある。

（ハ）ポンプダウンを行う冷凍機等にあっては、再起動
時に真空運転となって低圧カットが働いてしまう。

（ニ）除霜時等の弁閉効果を要求するシステムでは、冷
却により感温筒圧力を出来るだけ早く下げた方がより効
果が発揮出来る。

ところで、従来の如くに感温筒を蒸発器の出口側配管に
付設し、スーパーヒートで膨張弁を制御する方式では、
かかる時定数向上の要求に答えることが不可能である。

そこで、本発明においてはスーパーヒート感知用の感温
筒に代えて、制御データを電気信号として印加する加熱
冷却素子を採用し、該加熱冷却素子による温度変化をガ
ス圧に変換して制御するようにした新規な温度式膨張弁
を提供するものである。

口　占　”°　るための 上記の目的を達成するため、本発明においては、不活性
ガスと該ガスの吸着剤を封入してなる収納容器を細管に
より圧力応動部材に対する圧力室に接続し、圧力応動部
材に対する他方の圧力室には冷媒の圧力を導入し、該収
納容器に加熱冷却素子を付設して収納容器内の温度を可
変してガスの圧力を変化させることを特徴とする。

１施■ 図は本発明にかかる膨張弁の一部を切欠した断面図で、
弁本体１の下端部に凝縮器２から送られる高温高圧の冷
媒液流入管Ａから流入する冷媒液量の調節用弁体３がば
ね４により閉弁方向に付勢して設けられ、該弁体３はダ
イヤフラム５の下面に当金６を介して当接する弁体７の
下端部に一体に設けられている。Ｂは弁体３の開閉に応
じて膨張室Ｒに流入し、断熱膨張により低温低圧化した
冷媒液の流出管で、この流出管Ｂは蒸発器８に連設して
いる。９は蒸発器出口側の冷媒と連通ずる外部均圧管で
、下部蓋体１０とダイヤフラム５間における均圧室Ｒ１
に弁本体ｌ内の通路１ａを介して連通し、該均圧室Ｒ１
内の圧力はばね４の圧力とともにダイヤフラム５の下面
に作用する。ｌｌは上部蓋体でダイヤフラム５の上面に
圧力室Ｒ２が形成され、該圧力室Ｒ２はキャピラリー管
（細管）１２を介して吸着剤１３の収納容器１４に接続
される。吸着剤１３としては活性炭が好適に使用し得る
が、加熱又は冷却により封入された不活性ガスが容易に
脱離又は吸着しうるものであればよい。収納容器１４の
外周−側にはペルチェ効果を利用した加熱冷却素子１５
が付設され、また外周他側には温度センサー１６が付設
される。圧力室Ｒ２から収納容器１４にかけて不活性ガ
スが封入される。

なお、１７はシールパツキン、１８はシールスプリング
である。

使用時においては、温度等の制御データを電気信号とし
て加熱冷却素子１５に印加し、吸着剤１３における不活
性ガスの吸着又は脱離により圧力室Ｒ２内におけるガス
圧を変化させ（吸着チャージ方式）、これに基づいて弁
体３を開閉動作させることにより、冷媒の流量を制御す
る。

１３図慕九１ 本発明は上記した如くに、不活性ガスと該ガスの吸着剤
を封入してなる収納容器を細管により圧力応動部材に対
する圧力室に接続し、圧力応動部材に対する他方の圧力
室には冷媒の圧力を導入し、該収納容器に加熱冷却素子
を付設して収納容器内の温度を可変してガスの圧力を変
化させることを特徴とするものであるから、弁開のみな
らず弁閉方向に対しても積極的に弁体を駆動して膨張弁
における制御の時定数を早くすることができ、また加熱
冷却素子を付設した吸着剤の収納容器を周囲温度条件に
左右されないところに設置でき、収納容器の制御温度帯
を広くとることができて強い弁開効果と弁閉効果を得る
ことができる特長を有する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例についての断面図である。 ３・・・圧力応動部材（ダイヤフラム）、Ｒ，、Ｒ２・
・・圧力室、１２・・・細管、１３・・・吸着剤、１４
・・・収納容器、１５・・・加熱冷却素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 不活性ガスと該ガスの吸着剤を封入してなる収納容器を
   細管により圧力応動部材に対する圧力室に接続し、圧力
   応動部材に対する他方の圧力室には冷媒の圧力を導入し
   、該収納容器に加熱冷却素子を付設して収納容器内の温
   度を可変してガスの圧力を変化させることを特徴とする
   膨張弁。