JP2001304724A - 膨張弁および膨張弁ユニット - Google Patents

膨張弁および膨張弁ユニット

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JP2001304724A
JP2001304724A JP2000113336A JP2000113336A JP2001304724A JP 2001304724 A JP2001304724 A JP 2001304724A JP 2000113336 A JP2000113336 A JP 2000113336A JP 2000113336 A JP2000113336 A JP 2000113336A JP 2001304724 A JP2001304724 A JP 2001304724A
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Takashi Nakanishi
俊 中西
Masaru Ogawa
勝 小川
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    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
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    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • F25B2400/0411Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングモータを用いることなく冷媒の
流量制御が可能で、消費電力が少なく安価な膨張弁およ
び膨張弁ユニットを提供する。 【解決手段】 本発明の膨張弁20では、シリンダ9は
口径の異なる2つの流通溝5a、5bを有している。ボ
ール4は、磁性部材1とソレノイド10A、10Bとに
より流通溝5a、5bの間を移動可能であり、かつ2つ
の流通溝5a、5bのいずれか一方を密閉状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膨張弁および膨張
弁ユニットに関するものであり、具体的には、空気調和
機などで冷媒流量の制御を行なう膨張弁および膨張弁ユ
ニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年使用されている空気調和機は、イン
バータ制御の活用により大幅な能力可変が可能になり、
これに伴い、冷媒流量の制御機構は種々の条件下で適正
な冷凍サイクルを維持するために最も重要な要素となっ
ている。
【0003】これを従来のキャピラリーチューブや温度
式膨張弁で実現しようとすれば、冷媒回路の複雑化が避
けられない。このため、マイコンとのシステム化で冷媒
を制御することを目的として、電子制御膨張弁と称され
る流量制御弁が用いられるのが一般的である。
【0004】図3は、特開平3−260482号公報に
開示された一般的な電子制御膨張弁の構造を示す概略断
面図である。図3を参照して、膨張弁120は、弁軸1
04と、推進軸受105と、弁座106と、円筒状ケー
ス109と、固定子コイル110と、回転子111とを
主に有している。
【0005】非磁性体からなる円筒状ケース109の外
周部には固定子コイル110が固定されており、円筒状
ケース109内には回転可能な回転子111が配置され
ている。この固定子コイル110と回転子111とによ
りステッピングモータが構成されている。回転子111
には、弁軸104が取付けられている。
【0006】弁軸104には雄ねじ104bが設けられ
ており、推進軸受105の雌ねじと螺合している。また
弁軸104の先端には針状弁104aが設けられてお
り、針状弁104aは弁座106の弁口106aの開口
度を制御可能に配置されている。弁口106aは冷媒の
出入口部107、108の間に位置している。
【0007】この膨張弁における冷媒流量の制御動作に
ついては、まず、固定子コイル110への通電によりモ
ータの回転子111が回転する。回転子111とともに
弁軸104が回転し、この回転が推進軸受105により
弁軸104の直進運動に変換される。この直進運動によ
り、弁軸104先端の針状弁104aが弁口106aに
接離し、弁口106aの開口度が制御される。これによ
り、出入口部107、108の間を流れる冷媒の流量制
御が行なわれる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の膨張弁120で
は、ステッピングモータのような高価な部品を用いてい
るため、膨張弁120が高価になるという問題点があっ
た。
【0009】また推進軸受105により弁軸104の回
転運動を直進運動に変換する必要があるため、大きな駆
動力が必要となり、回転子111および固定子110を
大型化する必要がある。これにより、膨張弁120自体
が大きな寸法となり、また高価になり、さらに固定子1
10の消費電力が大きくなるという問題点があった。
【0010】また、回転子111の外周面と円筒状ケー
ス109の内周面との接触を防止しつつこれらの間の空
隙を小さくするには、外径の寸法公差が小さくなるよう
に、また中心軸に対する偏心量が小さくなるように回転
子111を全体に精度よく製作する必要がある。加え
て、回転子111は固定子110とともにパルスモータ
と同様の動作をするため、精度よく多極磁化された永久
磁石である必要がある。このように加工精度および着磁
精度の点から、従来の膨張弁120は高価なものになる
という問題点があった。
【0011】それゆえ本発明の目的は、ステッピングモ
ータを用いることなく流量制御可能で、かつ消費電力が
少なく安価な膨張弁および膨張弁ユニットを提供するこ
とである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の膨張弁は、シリ
ンダと、弁体と、磁性部材と、ソレノイドとを備えてい
る。シリンダは、冷媒を通すための口径の異なる2つの
流路を有している。弁体は、2つの流路の間を移動可能
で、かつ2つの流路の一方および他方のいずれかを閉鎖
可能である。磁性部材は、弁体に接続されている。ソレ
ノイドは、磁性部材に対向するよう配置されている。そ
のソレノイドへの通電により磁性部材とともに弁体を移
動させることにより、弁体が2つの流路の一方を閉鎖し
かつ他方を開口した状態から、2つの流路の他方を閉鎖
しかつ一方を開口した状態へと移行可能な構成が採られ
ている。
【0013】本発明の膨張弁では、弁体を2つの流路の
間で直線的に移動させるため、ステッピングモータのよ
うな高価な部品を使用することなく、冷媒流量の制御が
可能となる。
【0014】また、従来例のように回転運動を直進運動
に変換する必要がないため、小さなソレノイドおよび磁
性部材により弁体を移動させることができる。よって、
膨張弁自体の寸法を小さくできるとともに消費電力を低
減することができる。
【0015】また、直線運動だけであり回転運動を伴わ
ないため、偏心を考慮する必要がなく、また磁性部材は
ケースに接してもよいため、従来例ほど高い加工精度は
要求されない。さらに、磁性部材を従来例のように多極
磁化する必要はないため、従来例ほど高い着磁精度も要
求されない。したがって、加工精度および着磁精度の点
からみても安価に製造することができる。
【0016】上記の膨張弁において好ましくは、磁性部
材と弁体とを接続するピストンがさらに備えられてお
り、弁体は回転可能なようにピストンに支持されたボー
ルである。
【0017】これにより、2つの流路間における弁体の
移動をスムーズに行なわせることが可能となる。
【0018】本発明の膨張弁ユニットは、上記の膨張弁
を複数個有し、複数個の膨張弁の各々の2つの流路を含
む冷媒通路が互いに連通するように、複数個の膨張弁が
接続されている。
【0019】これにより、多段階の流路制御が可能とな
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
【0021】図1は、本発明の一実施の形態における膨
張弁の構成を概略的に示す断面図である。図1を参照し
て、本実施の形態の膨張弁20は、磁性部材1と、ピス
トン2と、ボール4と、シリンダ9と、ソレノイド10
A、10Bとを主に有している。
【0022】シリンダ9は、冷媒の出入口部7、8間を
つなぐ冷媒通路を有しており、その冷媒通路は口径の異
なる2つの流通溝5a、5bを有している。この2つの
流通溝5a、5bの間を移動可能で、かつ2つの流通溝
5a、5bのいずれか一方を閉鎖可能なようにボール4
が配置されている。このボール4は、図中矢印で示す方
向(図中時計回りまたは反時計回り)に回転可能なよう
に軸受部3を介してピストン2に支持されている。この
ピストン2の端部には磁性部材1が取付けられている。
この磁性部材1と対向可能なように2個のソレノイド1
0A、10Bが配置されている。
【0023】次に本実施の形態の膨張弁における冷媒流
量の制御動作について説明する。図1を参照して、ソレ
ノイド10Aまたは10Bへの通電の切換により、磁性
部材1とともにピストン2が移動する。これにより、ボ
ール4がいずれかの流通溝5a、5bを密閉状態とす
る。たとえば、流通溝5aが密閉状態とされた場合には
口径の小さい流通溝5bにより冷媒流量が少なく制御さ
れ、また流通溝5bが密閉状態とされた場合には口径の
大きい流通溝5aにより冷媒流量が多く制御される。こ
のように、ソレノイド10A、10Bの通電の切換によ
り、流通溝5a、5bの密閉状態を切換えることができ
るため、デジタル的に冷媒流量の制御を行なうことが可
能となる。
【0024】また、ピストン2を直線的に移動できれば
よいため、ステッピングモータのような高価な部品を使
用することなく、冷媒流量の制御を行なうことが可能と
なる。
【0025】また、従来例のように回転運動を直進運動
に変換する必要がないため、小さなソレノイド10A、
10Bおよび磁性部材1によりピストン2を移動させる
ことができる。よって、膨張弁20自体の寸法を小さく
できるとともに、消費電力を低減することができる。
【0026】またピストン2は直線運動だけであり回転
運動を伴わないため、偏心を考慮する必要はなく、また
磁性部材1はシリンダ9などのケースに接してもよいた
め、従来例ほど高い加工精度は要求されない。加えて、
磁性部材1は従来例のように多極磁化される必要はない
ため、従来例ほど高い着磁精度も要求されない。このた
め、加工精度および着磁精度の点からも、本実施の形態
の膨張弁20は安価に製造することができる。
【0027】また本実施の形態では、ボール4が、軸受
3により回転可能にピストン2に支持されている。この
ため、2つの流通溝5a、5bの間のボール4の移動を
スムーズに行なうことが可能となる。
【0028】また本実施の形態では、図2に示すように
複数個の膨張弁20が、互いの冷媒通路が連通するよう
に積層されてもよい。この場合、各膨張弁20の冷媒通
路を流通溝5a、5bのいずれかに選ぶことにより、8
通りの流路制御が可能となる。
【0029】なお、図2においては膨張弁20が3つ接
続された様子について説明したが、4つ以上の膨張弁2
0が接続されてもよい。
【0030】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の膨張弁で
は、弁体を2つの流路の間で移動可能とし、2つの流路
の一方を閉鎖するように制御することができる。このた
め、ステッピングモータのような高価な部品を使用する
ことなく、冷媒流量の制御が可能となる。
【0032】また、従来例のように回転運動を直進運動
に変換する必要がないため、小さなソレノイドおよび磁
性部材により弁体を移動させることができる。よって、
膨張弁自体の寸法を小さくできるとともに消費電力を低
減することができる。
【0033】また弁体は2つの流路の間を直線運動する
だけであるため偏心を考慮する必要はなく、また磁性部
材はシリンダなどに接してもよいため、従来例ほど高い
加工精度は要求されない。また磁性部材は従来例のよう
に多極磁化される必要はないため、従来例ほど高い着磁
精度も要求されない。このため加工精度および着磁精度
の点からも、膨張弁を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における膨張弁の構成
を概略的に示す断面図である。
【図2】 本発明の一実施の形態における膨張弁を複数
個積層した様子を示す概略断面図である。
【図3】 従来の膨張弁の構成を概略的に示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 磁性部材、2 ピストン、3 軸受部、4 ボー
ル、5a,5b 流通溝、7,8 出入口部、9 シリ
ンダ、10A、10B ソレノイド、20 膨張弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H106 DA05 DA25 DA26 DB02 DB14 DB22 DB32 DC04 DC17 DD09 EE22 EE34 GA08 GA16 GB02 GB06 GB12 KK23

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を通すための口径の異なる2つの流
    路を有するシリンダと、 2つの前記流路の間を移動可能で、かつ2つの前記流路
    の一方および他方のいずれかを閉鎖可能な弁体と、 前記弁体に接続された磁性部材と、 前記磁性部材に対向するよう配置されたソレノイドとを
    備え、 前記ソレノイドへの通電により前記磁性部材とともに前
    記弁体を移動させることにより、前記弁体が、2つの前
    記流路の一方を閉鎖しかつ他方を開口した状態から、2
    つの前記流路の他方を閉鎖しかつ一方を開口した状態へ
    と移行可能な構成を有している、膨張弁。
  2. 【請求項2】 前記磁性部材と前記弁体とを接続するピ
    ストンをさらに備え、 前記弁体は、回転可能なように前記ピストンに支持され
    たボールである、請求項1に記載の膨張弁。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の膨張弁を複数
    個有し、 複数個の前記膨張弁の各々の2つの前記流路を含む冷媒
    通路が互いに連通するように、複数個の前記膨張弁が接
    続されている、膨張弁ユニット。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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