JPS6138371A - 電動式流量調節弁 - 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】 産業上の利用分’Ｊｆ 本発明は、コンパクトに構成された冷凍設備の冷媒蒸発
器、の熱交換効率を改善するために使用しうる電動式膨
張弁並びに電動式膨張弁を用いた冷凍システムに関する
。

従来の技術 従来のコンパクトに構成された冷凍設備、たとえば、設
備の容積や空間配置に制約の多い自動車用冷房設備など
に於ては、全体として直方体状に形成された蒸発器など
を用い、膨張弁を通過した冷媒が蒸発器の一端に供給さ
れ気化してその反対側から出て、圧縮機に吸入されるよ
うに構成されている。蒸発器は、小型化のために複数の
冷媒用チューブと多数のフィンを組合せて組立てられて
おり、冷媒は複数のチューブ内を並列に流れ、また空気
などの被冷却流体は冷媒の流通方向と直角の方向に流れ
るようになっていることが多い。そして、冷媒は入日付
近では液状であるが、被冷却流体の吸入側では早くガス
化するに対し吐出側ではガス化が遅く、冷媒の液戻りを
避けようとすると有効熱交換面積を大きくとれず、冷却
効率が低下するという問題があった。

解決しようとする問題点 本発明は、設備容積を大きくせずに冷却９ノ率を高めた
冷凍システムを、経済的に実現しようとするもので、そ
のために蒸発器の熱交換効率を改善する簡単でかつ経済
的な手段を提供することを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために、蒸発器に対して冷媒
を分割供給することにより熱交換効率を改善する手段を
選択し、それに適した新規な膨張弁を提供するとともに
、この新規な膨張弁を使用した新しい冷凍システムを提
供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明における新規な膨張弁は、入口が設けてある弁室
の対向する側壁に２個の出口通路を同一軸線にそって設
け、該出口通路を貫通する作動軸上に前記出口通路と組
合せて弁を構成する２個のニードル弁体をその一方が前
記作動軸上を軸線方向に滑動可能であって他方に先立っ
て弁を閉じまた遅れて開くように同じ向きに設け、ステ
ンプモータのローフの軸に雌スクリューを形成して前記
作動軸の端部に形成した雄スクリューを滑動可能に嵌合
させるようにしたアクチュエータによって前記作動軸が
軸線方向に移動するように構成した電動式膨張弁である
。

そして、この電動式膨張弁を用いた冷凍システムは、蒸
発器として、冷却すべき流体の吸入側おヨヒ吐出側の２
系統の蒸発器を組合わせたものを用い、膨張弁として本
発明の電動式膨張弁を用い、前記の２系統の蒸発器の前
後の冷媒の温度を検出し、冷媒の過熱度に応じて電動式
膨張弁を作動さ−１るためのコントローラを備え、そし
て前記の２系統の蒸発器には電動式膨張弁を通して冷媒
が分割供給されるように構成されたものである。

煩−叩 本発明の電動式膨張弁は、前述のような特殊な構造を有
していて、冷却すべき流体の吸入側および吐出側の蒸発
器に冷媒を分割供給するが、蒸発器の負荷が小さいとき
には吸入側のみに冷媒が供給され、負荷が大きくなると
吐出側にも供給されるように作動する。従って、負荷が
大きくなっても蒸発器の人口と出口での冷媒の温度差が
変らないように制御された状態で運転することが可能と
なる。

従来の１系統の蒸発器では、吸入側冷媒チューブの前後
の冷媒温度差は吐出側での温度差よりずっと大きいのが
普通であるから、熱交換効率は格段に改善されるのであ
る。

実施例 本発明に係る電動式膨張弁の構造を第１図に示す。

本発明の電動式膨張弁１は、入口ボートＡおよび２個の
出口ボートＢ、Ｃを有していて、その端部に設けられた
電動式アクチュエータ１０によって作動するようになっ
ている。

電動式アクチュエータ１０は、中空軸１１を有するステ
ンブモータで構成されている。１３はステータに１＠回
されたコイルであり、中空軸１１のまわりに取付けられ
た磁石１２がロータを構成している。中空軸１１の内側
には即スクリューが設けられていて、作動軸１４の端部
に設けられた雄スクリューがこれに嵌合し、ステンプモ
ータの回転に伴って作動軸１４が軸線方向に移動できる
ようになっている。

弁本体部は、その中央部が入口ポートＡが設けてある弁
室２となっていて、弁室２の左右の相対する壁に設けた
出口通路３および４によって出口ボートＢおよびＣが設
けてある弁室に通している。

出口通路３および４は弁の軸線にそって設けられている
。

作動軸１４は弁の軸線にそって出口通路３および４を貫
通しており、作動軸にはニードル弁体５．６および７が
設けられている。これらのニードル弁体は、出口通路３
に対してニードル弁体５が、出口通路４に対してニード
ル弁体７がそれぞれ弁を構成するように、同じ向きに取
りつけられている。そのうち弁体７は作動軸１４に固定
しているが、弁体５は作動軸１４の外側に滑動可能に嵌
合されている。弁体５はつるまきばね８により左方向に
押圧されているが、作動軸１４の先端に設けられたスト
ッパ９によってそれ以上左方向へは動かないようになっ
ており、右方向へばばね８を圧縮することにより移動可
能である。

作動軸１４が左方向へ移動するとき、先ず弁体５が出口
通路３を閉止し、次いで弁体７が出口通路４を絞るよう
になるが、出口通路４が閉止されるまで弁体５はばね８
を圧縮しつつ出口通路３を閉止した位置に留まっている
。

この位置から作動軸１４が右方向へ移動するときは、先
ず弁体７が出口通路４を開き、開き切ったときに弁体５
が出口通路３を開くようになる。

弁体６ば、弁体７および弁体５がともに開放された後、
さらに作動軸１４が右方向に移動するときはじめて出口
通路４を閉止するように、前記の弁体とは逆向きに設け
られている。

以上のような、作動軸１４の移動量（リフト）と弁の開
度との関係の例を第２図に示す。

作動軸１４が最も左方にあるとき、すなわち通路３およ
び通路４がそれぞれ弁体５および弁体７で閉じられてい
るときのリフトを０とすると、リフトが増加するにつれ
て通路４の開度がＱ　−１−ａのように増加する。以後
リフトが増加すると、通路４は開いたまま（ａ−ｅ　）
で通路３が開いてゆき（ｄ−＋ｅ）、ｅ点に至って両通
路が同じように全開する。さらにその後は通路３が開放
されたまま（ｅ　＝　ｃ　）通路４が弁体６によって絞
られ、開度は（４−＋ｆと減少する。

従って、入口ポートＡの流量はｏ−＋ａ−＋−１）→Ｃ
のように変化し、出口ポートＢの流量は０→ａ→ｅ　−
＞　ｆ、また出口ポートＣの流量はｏ−＋ｄ→ｅ−Ｃの
ように変化することになる。　。

これらの弁開度の関係は弁体５，６および７の間隔、位
置および形状を変え、また出口通路３および４の径を変
えることによって、異ったものとすることができ、蒸発
器の能力に適合したものとすることが可能となる。

上述のような電動式膨張弁は、２系統の蒸発器と組合せ
て冷凍設備に組み込まれる。このような冷凍設備゛の例
として、自動車用の冷房設備に適用したものの回路図を
第３図に示す。

１８は圧縮機、１９は凝縮器、２０はレシーバ、■は本
発明の電動式膨張弁、１５は空気の吸入側蒸発器、１６
は空気の吐出側蒸発器、１７は送風機であり、冷媒は、
膨張弁１のポー１−Ａより入り、ボートＢからは吸入側
蒸発器１５へ、またポートＣからは吐出側蒸発器１６へ
と分配供給される。

２系統に分れた蒸発器１５および１６を出た冷媒の温度
は、入口冷媒温度とともにセンサで検出されて、コント
ローラ２１へ入力される。コントローラ２１は冷媒の温
度差（過熱度）に対応して、アクチュエータ１０を作動
させる制御信号を出力し、冷媒流量を変化させる。送風
！８１７によって送り込まれた空気は先ず吸入側蒸発器
１５によって冷却され、次に吐出側蒸発器１６によって
さらに冷却されるが、一般には吸入側蒸発器１５の方の
負荷が大きい。従って吸入側蒸発器１５による空気の冷
却が不充分なとき吐出側蒸発器１６でさらに冷却される
ことになり、そのために必要な冷煤量がボートＣから吐
出側蒸発器１６に供給されることになる。

これらの蒸発器１５．１６は、従来自動車に搭載されて
いた、たとえば２４パスのコルゲートフィン型の蒸発器
を、２系統に分割してそれぞれ１２バスとして使用すれ
ば、狭い自動車学内での装置の容積を増加することなく
高効率の冷房システムに変えることができる。そしてエ
ネルギー効率が高く、しかも冷房効率も一層改良された
冷凍冷房システムが殆んど経済的負担の増加なく実現す
ることが可能となったのである。

堕明の効果 本発明の新規な電動式膨張弁は、蒸発器を熱交換効率を
高めるために２分割しこれに負荷に応じた量の冷媒を供
給するのに適したものであり、このような冷媒供給を行
なうことによって、コンパクトであってエネルギー効率
が高く、また蒸発器の熱交換効率が良好な冷凍システム
を経済的に作ることを可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電動式膨張弁の構造を示す断面図
、第２図はその作動特性の例を示すグラフである。第３
図は本発明による冷凍システムを示す回路図である。 １・・・・・・電動式膨張弁、５，６．７・・・・・・
ニードル弁体、１０・・・・・・アクチュエータ、１５
・・・・・・吸入側蒸発器、１６・・・・・・吐出側蒸
発器、２１・・・・・・コントローラ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入口が設けてある弁室の対向する側壁に２個の出
   口通路を同一軸線にそって設け、該出口通路を貫通する
   作動軸上に前記出口通路と組合せて弁を構成する２個の
   ニードル弁体をその一方が前記作動軸上を軸線方向に滑
   動可能であって他方に先立って弁を閉じまた遅れて開く
   ように同じ向きに設け、ステップモータのロータの軸に
   雌スクリューを形成して前記作動軸の端部に形成した雄
   スクリューを滑動可能に嵌合させるようにしたアクチュ
   エータによって前記作動軸が軸線方向に移動するように
   構成したことを特徴とする電動式膨張弁。
2. （２）圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁および蒸発器
   を備えた冷凍用設備において、（ａ）蒸発器として、冷
   却すべき流体の吸入側および吐出側の２系統の蒸発器を
   組合せたものを用いること、（ｂ）膨張弁として、入口
   が設けてある弁室の対向する側壁に２個の出口通路を同
   一軸線にそって設け、該出口通路を貫通する作動軸上に
   前記出口通路と組合せて弁を構成する２個のニードル弁
   体をその一方が前記作動軸上を軸線方向に滑動可能であ
   って他方に先立って弁を閉じまた遅れて開くように同じ
   向きに設け、ステップモータのロータの軸に雌スクリュ
   ーを形成して前記作動軸の端部に形成した雄スクリュー
   を滑動可能に嵌合させるようにしたアクチュエータによ
   って前記作動軸が軸線方向に移動するように構成した電
   動式膨張弁を用いること、（ｃ）前記２系統の蒸発器の
   前後の冷媒の温度を検出し、冷媒の過熱度に応じて前記
   電動式膨張弁を作動させるためのコントローラを備えて
   いること、および（ｄ）前記２系統の蒸発器には前記電
   動式膨張弁を通して冷媒が分割供給されるよう構成され
   ていること、を特徴とする冷凍システム。