(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルにおいて高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り込む膨張弁であって、冷媒の流量を一定に維持する定流量機構を内蔵し、その定流量機構によって一定に維持される冷媒流量を、電気的に可変制御するようにした電気制御膨張弁において、
上記定流量機構が、冷媒通過路の流路断面積を電気的に可変な流路断面積可変手段と、上記冷媒通過路の上流側と下流側の冷媒圧力の差圧を一定に維持する定差圧弁とを有していることを特徴とする電気制御膨張弁。
【請求項２】
上記冷媒が二酸化炭素である請求項１記載の電気制御膨張弁。
【請求項３】
上記電気的制御がソレノイドによって行われる請求項１又は２記載の電気制御膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍サイクルにおいて高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り出す膨張弁であって、特に冷媒の流量を電気的に制御するようにした電気制御膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクルの膨張弁としては、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度と圧力に対応して弁体を開閉動作させて冷媒流量を制御するようにしたいわゆる温度式膨張弁が広く用いられている。
【０００３】
しかし、例えば冷媒として二酸化炭素等を用いた冷凍サイクルにおいては、冷媒圧力が非常に高くなってそれに耐え得るダイアフラム等の製造が困難なので、温度式膨張弁は適さず、冷媒の流量を電気的に制御する電気制御膨張弁が用いられる。
【０００４】
そのような従来の電気制御式の電気制御膨張弁は、一般に、膨張弁の入口と出口の冷媒圧力の差圧をソレノイドなどによって制御して、間接的に流量制御を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような間接的な流量制御では、冷媒流量制御の精度が低く、さらに冷凍サイクルの圧縮機による冷媒圧力制御との競合も生じて、冷媒流量を正確に制御することができない。
【０００６】
そこで本発明は、冷媒の流量を電気的に正確に制御することができる電気制御膨張弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電気制御膨張弁は、冷凍サイクルにおいて高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り込む膨張弁であって、冷媒の流量を電気的に制御するようにした電気制御膨張弁において、冷媒の流量を一定に維持する定流量機構を内蔵し、その定流量機構によって一定に維持される冷媒流量を、電気的に可変制御するようにしたものである。
【０００８】
なお、定流量機構が、冷媒通過路の流路断面積を電気的に可変な流路断面積可変手段と、冷媒通過路の上流側と下流側の冷媒圧力の差圧を一定に維持する定差圧弁とを有していてもよく、或いは、流路断面積が一定の冷媒通過路と、その冷媒通過路の前後差圧を電気的に可変な前後差圧可変手段とを有していてもよい。
【０００９】
また、冷媒が二酸化炭素であってもよく、電気的制御がソレノイドによって行われるものであってもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の電気制御膨張弁を示しており、高圧の冷媒（例えば二酸化炭素）が送られてくる高圧冷媒入口流路１と、冷媒が膨張しながら蒸発器（図示せず）に送り出される膨張冷媒出口流路２とが本体ブロック３に接続されている。
【００１１】
本体ブロック３内には、冷媒の流量を一定に維持するための定流量機構１０が内蔵されており、定流量機構１０に形成された冷媒通路１１の出口側端部が弁座１２になっている。
【００１２】
その弁座１２に下流側から対向して、先細りのテーパ状に形成された流路断面積制御弁体１３が配置されており、弁座１２と流路断面積制御弁体１３との間の隙間が冷媒流路の絞り部になって、そこを通過した冷媒が断熱膨張しながら膨張冷媒出口流路２から蒸発器に送り出される。そして、流路断面積制御弁体１３が軸線方向に移動することにより、弁座１２と流路断面積制御弁体１３との間の隙間の流路断面積が変化する。
【００１３】
また、冷媒通路１１と並列に形成されたシリンダ孔１４内に軸線方向に移動自在に嵌挿された定差圧弁体１５が、圧縮コイルスプリング１６によって下流側から付勢されており、定差圧弁体１５の他端（上流側端部）が、側方から開口する高圧冷媒入口流路１と冷媒通路１１との間を開閉する弁部になっている。
【００１４】
その結果、冷媒通路１１内の冷媒圧力Ｐ０と膨張冷媒出口流路２側の冷媒圧力Ｐ２との差圧（Ｐ０−Ｐ２）を、高圧冷媒入口流路１側の高圧冷媒圧力Ｐ１の大きさに関係なく、圧縮コイルスプリング１６によって設定された一定値に維持するように、定差圧弁体１５が動作する。
【００１５】
流路断面積制御弁体１３は、ソレノイド３０の可動鉄芯３３と一体に形成されている。３１は電磁コイル、３２は固定鉄芯である。したがって流路断面積制御弁体１３は、可動鉄芯３３と固定鉄芯３２との間に配置された圧縮コイルスプリング３４の付勢力と、電磁コイル３１への通電電流値に対応して可動鉄芯３３に加わる推力とが均衡する位置で静止し、弁座１２と流路断面積制御弁体１３との間の隙間によって形成される冷媒通過路の断面積が、電磁コイル３１への通電電流値によって制御される。
【００１６】
このように構成された電気制御膨張弁においては、弁座１２と流路断面積制御弁体１３との間の隙間によって形成される冷媒通過路の前後差圧（Ｐ０−Ｐ２）が一定なので、電磁コイル３１への通電電流値を一定にして流路断面積を一定に維持すれば、定流量機構１０によって冷媒の流量が一定に維持される。
【００１７】
そして、電磁コイル３１への通電電流値を変化させて可動鉄芯３３の推力を変化させると、それに対応して、弁座１２と流路断面積制御弁体１３との間の隙間によって形成される冷媒通過路の前後差圧が変化することなく断面積だけが変化し、冷媒の流量が所定の大きさだけ変化する。したがって、冷媒の流量を、高圧冷媒入口流路１に送られてくる高圧冷媒の圧力Ｐ１に影響されることなく、電気的に正確に制御することができる。
【００１８】
図２は、本発明の参考形態の電気制御膨張弁を示しており、第１の実施の形態の定流量機構１０に代えて、冷媒通過路の流路断面積を一定にして、その冷媒通過路の前後差圧を変化させることにより冷媒流量の制御を行う定流量機構４０を配置したものである。
【００１９】
定流量機構４０には、高圧冷媒入口流路１と膨張冷媒出口流路２との間に形成されたシリンダ孔４１内に軸線方向に進退自在に差圧制御弁体４２が嵌挿され、差圧制御弁体４２の上流側端部はシリンダ孔４１から調圧室４３内に突出している。そして、差圧制御弁体４２の軸線方向に貫通して穿設された冷媒通過路４５が、下流側では膨張冷媒出口流路２に直接通じる位置に開口し、上流側では調圧室４３内に開口している。
【００２０】
高圧冷媒入口流路１は、差圧制御弁体４２の側面に開口しており、調圧室４３内に位置する差圧制御弁体４２の先端部に形成された差圧制御弁部４６とシリンダ孔４１の端部開口に形成された弁座４７との間の間隔が変わることにより調圧室４３内の圧力Ｐ０が制御される。
【００２１】
差圧制御弁体４２の下流側に突設された延長片４２ａの端部にはソレノイド３０の可動鉄芯３３が当接しており、差圧制御弁体４２は、下流側からは調圧室４３内に配置された圧縮コイルスプリング４８の付勢力を受け、上流側からはソレノイド３０に配置された圧縮コイルスプリング３４による付勢力と電磁コイル３１への通電電流値に対応して可動鉄芯３３に加わる推力とを受けている。
【００２２】
そのような付勢力と推力とによって、冷媒通過路４５の上流側端部の冷媒圧力Ｐ０と下流側端部の冷媒圧力Ｐ２との差圧（Ｐ０−Ｐ２）が一定に維持され、電磁コイル３１への通電電流値を変えて可動鉄芯３３の推力を変化させると、それに対応して、冷媒通過路４５の流路断面積が変化することなく差圧（Ｐ０−Ｐ２）だけが変化する。したがって、冷媒の流量を、高圧冷媒入口流路１から送られてくる高圧冷媒の圧力Ｐ１に影響されることなく、電気的に正確に制御することができる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば電気的制御を行う手段としては、ソレノイドに限らず、ステップモータや直流モータ等各種のものを用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒の流量を一定に維持する定流量機構を内蔵し、その定流量機構によって一定に維持される冷媒流量を電気的に可変制御するので、膨張弁に送りこまれる高圧冷媒の圧力等に影響されることなく、冷媒の流量を電気的に正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電気制御膨張弁の縦断面図である。
【図２】  本発明の参考形態の電気制御膨張弁の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  定流量機構
１２  弁座
１３  流路断面積制御弁体
１５  定差圧弁体
１６  圧縮コイルスプリング
３０  ソレノイド
３３  可動鉄芯
４０  定流量機構
４２  差圧制御弁体
４５  冷媒通過路
４６  差圧制御弁部
４７  弁座
【図１】
0003840354.tif 000002
【図２】
0003840354.tif 000003