ちょっと、そこ！バルブのサプライヤーとして、私は温度式膨張弁の動作原理についてよく質問を受けます。そこで、このブログ投稿でそれを詳しく説明したいと思いました。
基本から始めましょう。温度膨張弁は、しばしば TXV または TEV と略され、冷凍および空調システムの重要なコンポーネントです。その主な仕事は、蒸発器コイルに流入する冷媒の量を調整することです。なぜこれがそれほど重要なのでしょうか?適切な量の冷媒が蒸発器に到達しない場合、システムは効果的に冷却または加熱されません。
すべての始まり
冷凍システムまたは AC システムでは、冷媒が循環します。凝縮器から出るとき、高圧、高温の液体として始まります。次に、冷媒は蒸発器に入る必要があり、そこで周囲の空気 (AC システムの場合) または冷却対象の空間 (冷凍システムの場合) から熱を吸収します。
熱膨張弁は凝縮器と蒸発器の間にあります。蒸発器に到達する冷媒の量を制御する交通警官のようなものです。蒸発器に流入する冷媒が多すぎると、完全に蒸発する時間が足りなくなり、液体冷媒がコンプレッサーに戻って損傷する可能性があります。一方、流入する冷媒が少なすぎると、蒸発器が十分な熱を吸収できなくなり、システムが効率的に動作しなくなります。
主要なコンポーネント
熱膨張弁には、機能するために連携するいくつかの重要な部品があります。
- バルブ: バルブには、システム内の冷媒または冷媒と同様の特性を持つ液体が充填されています。エバポレーターの出口に付いています。蒸発器から出る冷媒の温度は、バルブ内の圧力に影響を与えます。
- ダイヤフラム: ダイヤフラムは 2 つの部屋を隔てる柔軟な膜です。ダイヤフラムの一方の側はバルブに接続され、もう一方の側はスプリングと蒸発器の圧力に接続されています。
- バルブシートとニードル：弁座は冷媒が流れる場所で、ニードルは弁座の開口部の大きさを制御するために使用されます。ニードルが上下に動くと、バルブを通過できる冷媒の量が変わります。
動作メカニズム
ここでは、熱膨張弁が実際にどのように動作するかを段階的に説明します。
- 温度を感知する: 電球は蒸発器から出る冷媒の温度を感知します。蒸発器出口の冷媒の温度が上昇すると、バルブ内の圧力も上昇します。これは、バルブ内の液体が温度が上がると膨張するためです。
- ダイヤフラムにかかる圧力: バルブからの増加した圧力はダイヤフラムの片側に伝達されます。ダイヤフラムの反対側には、エバポレーターの圧力とバネの力がかかります。ダイヤフラムは、これら 2 つの圧力間のバランス点として機能します。
- 針を動かす：バルブからの圧力がエバポレーターとスプリングの合計圧力よりも高い場合、ダイヤフラムが押し下げられます。この下向きの動きによりニードルが上向きに動き、バルブシートがより広く開きます。その結果、より多くの冷媒が蒸発器に流入する可能性があります。
- 流れを調整する：逆に、蒸発器から出た冷媒の温度が低下すると、バルブ内の圧力が低下します。すると、エバポレーターとスプリングからの圧力がバルブからの圧力よりも大きくなり、ダイヤフラムを押し上げます。これによりニードルが下降し、弁座の開口部が小さくなり、蒸発器に流入する冷媒の量が減少します。
現実世界のアプリケーション
温度膨張弁は、あらゆる種類の冷凍および空調システムで使用されます。家庭用エアコン、業務用冷蔵庫、さらには産業用冷却システムにも使用されています。たとえば、スーパーマーケットでは、食品を冷たく保つ冷蔵システムは熱膨張弁を利用して、適切な量の冷媒を使用して適切な温度を維持しています。
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参考文献
- ASHRAE ハンドブック - 冷凍。米国暖房冷凍空調技術者協会。
- WF シュテッカー & JW ジョーンズ (1982)。冷蔵庫とエアコン。マグロウ - ヒル。
