JP2004093022A - 電気式膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒流入側に所定以上の冷媒圧が発生したとき、速やかに所定圧以下の冷媒圧に戻す。
【解決手段】ブロック本体１内に冷媒が正・逆の双方向に流動可能な２つの出入口３，６を設け、これら両方の出入口間の流体通路に形成された弁室８に、弁シート４０及び該弁シートに離接して流体通路を開閉する弁体３４を設ける。流体通路に所定圧以上の冷媒圧が作用したとき、冷媒が正・逆のいずれの方向の流れにおいても、その冷媒を急速に排出させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機の冷凍サイクル等において用いる電気式膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調機等の冷凍サイクルにおいて、介装されている膨張弁に、圧縮機の出力変動等によって所定以上の高い冷媒圧が発生した場合に、膨張弁が損傷する惧れがある。従来、この高い冷媒圧が発生した場合に対する対応手段は必ずしも充分ではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、空調機の冷凍サイクル等において用いる電気式膨張弁において、所定以上の冷媒圧が発生したとき、速やかに所定圧以下の冷媒圧に戻すことができる電気式膨張弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、
請求項１記載の電気式膨張弁は、ブロック本体に流体が正・逆の双方向に流動可能な２つの出入口を設け、これら両方の出入口間の流体通路に形成された弁室の底部に弁シート装着孔を形成し、該弁シート装着孔に弁シートを設けると共に、電気式の弁体駆動部による駆動により前記弁シートに離接して流体通路を開閉する弁体を設け、流体通路に所定圧以上の流体圧が作用したとき、流体が正・逆のいずれの方向の流れにおいても、該流体圧の荷重により流量を増大させることを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の電気式膨張弁は、上記手段において、第１の方向の上記流体圧に対しては、弁シートが移動して流量を急速に増大させると共に、第２の方向の上記流体圧に対しては、弁体が移動して流量を増大させることを特徴とする。
請求項３記載の電気式膨張弁は、上記いずれかの手段において、上記弁シートは、その中心位置に形成された弁シート孔と、その上部に形成された第１流体圧受部と、その下部に形成された第２流体圧受部とからなり、弁シートは弁シート装着孔に所定圧で弾圧されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項４記載の電気式膨張弁は、上記請求項３記載の手段において、上記弁体は、弁シート側に所定圧で弾圧されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項５記載の電気式膨張弁は、上記請求項１記載の手段において、第１の通路に連通してバイパス孔を設け、第１の方向の所定圧以上の流体圧に対しては、上記バイパス孔に付設されている流体圧制御弁により流量を増大させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
以下、実施例１について説明する。図１は実施例１の縦断面図、図２（Ａ）は実施例１の要部平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図、及び、図２（Ｃ）はその要部側面図である。
【０００９】
実施例１にかかる電気式膨張弁は、ブロック本体１と、ブロック本体１に付設された弁体駆動部２０とからなる。まず、ブロック本体１について説明する。
ブロック本体１は、図１に示すように、正面視略Ｌ字形で所定の前後幅のアルミニウム合金等からなるブロック体から構成されており、その上面１ａには、弁本体取付孔２が形成されると共に、その左側面１ｄには第１の出入口３が設けられ、該第１の出入口３に連通して第１の通路４が水平に穿設され、その端部は弁室８を形成している。また、該第１の通路４内には、冷媒を濾過するためのストレナー５が配置されている。
さらに、ブロック本体１の下面１ｂには第２の出入口６が形成されると共に、第２の出入口６に連通して第２の通路７が上面１ａに向けて形成され、その上部には径小部７ａが形成されていると共に、弁シート装着孔９を介して弁室８に連通している。
【００１０】
弁本体取付孔２には、シール材、例えばガスケット（図示せず）を介して弁本体１０が取り付けられている。また、その上部の中心部にはネジ筒１１が設けられている。該ネジ筒１１の外周には雄ネジが形成されると共に、その下部には均圧孔３３が穿設され、ネジ筒１１内の隙間と弁本体１０上部の空間とを連通している。また、弁本体１０には、ネジ筒１１に隣接してストッパ１２が植設されている。
【００１１】
次に、弁本体１０の上部に取り付けられる弁体駆動部２０について説明する。
弁体駆動部２０は、ステータコイル２２、モータハウジング２１、ロータ２３、スリーブ２４等からなり、弁本体１０の上面に一体に溶着されるキャン２９の外面にステータコイル２２がボビンに捲き回されて配置され、モータハウジング２１に覆われており、上記キャン２９の内部にはロータ２３及びロータ２３と一体のスリーブ２４が配置される。そして、スリーブ２４の内周面には雌ネジが形成され、該雌ネジは上記のネジ筒１１外周の雄ネジと噛み合っている。
なお、スリーブ２４に対してロータ２３はその上部から平バネ２５によって押圧されていると共に、平バネ２５は止め輪２６によってスリーブ２４に一体化されている。また、スリーブ２４の下部にはストッパ２８が下方に向けて設けられ、弁本体１０側に植設されたストッパ１２と係合するようになっている。
【００１２】
また、スリーブ２４の中心部の孔部には、弁体３４と一体の弁棒３０が挿通され、該弁棒３０の上部はスリーブ２４の上部に回転可能に嵌合されている。また、弁棒３０の上端部にはカラー２７が設けられ、スリーブ２４に対して下方向にバネ荷重を受けている弁棒３０を一体に構成している。更に、スリーブ２４の中心部の孔部内において、スリーブ２４の上端内壁に配置されたリング状のバネ押え３２’と弁棒３０の段部に配置されているリング状のバネ押え３２との間に上バネ３１が介装されており、所定圧で弁棒３０を下方に押圧している。この結果、上バネ３１は弁体３４を前記所定圧でシート材４０に押し付けていることになる。
【００１３】
次に、弁シート４０について説明する。
弁シート４０は、特に図２に示されるように、全体として筒状に形成され、その中心部には弁シート孔４０ａが形成されている。そして、弁シート４０の上端部は、上記弁シート装着孔９内に配置可能な外径の第１流体圧受部４１が形成されると共に、その下部は第１流体圧受部４１の径よりも大きい第２流体圧受部４２として形成され、この第２流体圧受部４２が径小部７ａの内面に摺接するように形成されている。
前記弁シート４０は、下バネ４３によって弁シート装着孔９の方向に弾持されている。なお、下バネ４３は、第２の通路７内に配置される下バネ押え４４に支持されている。また、下バネ押え４４の中心部には通孔４５が穿設されている。
【００１４】
上記構成により、この電気式膨張弁を冷凍サイクル中に配置すると、下記のような作用がある。
先ず、第１の出入口３から第２の出入口６の方向に冷媒が流動している場合は、該冷媒は第１の出入口３、第１の通路４、弁室８、第２の通路７及び第２の出入口６を順次流動することになる。この間、弁体駆動部２０への通電によって弁棒３０が一定の位置まで上動している。この弁棒３０の上動により、弁室８に配置されている弁体３４は弁シート４０から一定距離離れているから、冷媒はこの隙間を通過して膨張し、その後、第２の通路７及び第２の出入口６を通って室内熱交換器に流れることになる。
【００１５】
この間、膨張の程度（冷凍サイクルでは、冷房の強弱）を変更する時には、弁体駆動部２０に所定パルスの電流を印加することで、ロータ２３及びこれと一体のスリーブ２４が回転し、該スリーブ２４内周の雌ねじとネジ筒１１外周の雄ネジとが噛み合っているから、スリーブ２４は回転しながらネジ筒１１に対して上下動することになる。スリーブ２４の上下動は、その分弁棒３０を上下動させて冷媒の通過量を調整させる。
このような動作中において、第１の通路４内の冷媒圧が所定圧よりも高くなったときは、冷媒圧は、弁室８の底部を構成する第１流体圧受部４１に作用し、該冷媒圧が下バネ４３の弾力値よりも大きな値となったとき、弁シート４０は下バネ４３に抗して下動することになる。
【００１６】
この時、弁シート装着孔９を通過した冷媒は、第２流体圧受部４２に作用するが、受圧面積が広くなることにより、弁シート４０は急激に大きな冷媒の圧力を受け、急速に下方に移動する。その結果、異常な冷媒圧に伴うトラブルは回避されることになる。この間、第１の出入口３から流れ込む冷媒の冷媒圧が所定値以下に戻ると、冷媒圧の降下に伴って弁シート４０は所定圧以下の位置に復することになり、所定の膨張作用を行なうことになる。
【００１７】
一方、第２の出入口６から第１の出入口３へ冷媒が流れる場合においては、弁体３４は弁棒３０を介して弁体駆動部２０によりその位置、すなわち開度が設定され、その開度において冷媒は流動することになる。
この間、冷媒に所定値以上の冷媒圧が発生したときは、その冷媒圧が弁シート孔４０ａから弁体３４の下端部に作用し、その圧力によって弁体３４は上バネ３１に抗して上動し、その結果、その隙間から冷媒は第１の出入口３側に流動することになる。この間、第２の出入口６からの冷媒の圧力が低下すれば弁体３４は上バネ３１の弾発力により元の位置に復し所定の開度となる。
以上のように本実施例１によれば、可逆式の電気式膨張弁において、冷媒の流れがいずれの方向であっても所定値以上の冷媒圧に対しては、素早く作動するリリーフ作用を付与したことで安全性の高い電気式膨張弁とすることができる。
【００１８】
【実施例２】
次に実施例２について説明する。
図３は実施例２の縦断面図、図４（Ａ）は実施例２の要部平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図、及び、図４（Ｃ）はその要部側面図である。実施例２において、弁体駆動部２０の構成、弁棒３０及び弁体３４の構成については、実施例１と同じであるので、図面に同一符号をつけることで説明を省略する。
実施例２にかかる電気式膨張弁は、ブロック本体１’と、ブロック本体１’に付設された弁体駆動部２０とからなる。
まず、ブロック本体１’について説明する。
ブロック本体１’は、図３に示すように、実施例１と同様に正面視略Ｌ字形で所定の前後幅のアルミニウム合金等からなるブロック体から構成されており、その上面１ａ’には、弁本体取付孔２が形成されると共に、その左側面１ｄ’には第１の出入口３が設けられ、該第１の出入口３に連通して第１の通路４’が水平に穿設され、その端部は弁室８を形成している。また、該第１の通路４’内には、冷媒を濾過するためのストレナー５が配置されている。
さらに、ブロック本体１’の下面１ｂ’には第２の出入口６が形成されると共に、第２の出入口６に連通して第２の通路７’が上面１ａ’に向けて形成され、その上部には径小部７ａ’が形成されていると共に、弁シート装着孔９’を介して弁室８に連通している。
【００１９】
実施例２においては、弁シート４０’は筒状に形成されると共に、その上部に弁体３４の受け部が形成されている。そして、この弁シート４０’は、弁シート装着孔９’に装着されており、ブロック本体１’に対して移動することはない。
また、ブロック本体１’の第１の通路４’の中途部にバイパス孔５１が形成され、該バイパス孔５１に連通させて横断面形状円形の制御弁孔５２が下面１ｂ’に達するまで形成され、該制御弁孔５２の中途部からは横方向に制御弁副孔５７が穿設され、第２の通路７’と合流し、更に、制御弁副孔５７の右端はブロック本体１’の右側面１ｃ’に開口すると共に、該開口部は蓋体５６により閉止されている。また、制御弁孔５２の上部は小径部５２ａとなっている。
【００２０】
前記制御弁孔５２には、流体圧制御弁５０が配置される。該流体圧制御弁５０としては、バイパス孔５１に対向する位置に副弁体５３が配置され、該副弁体５３は、下バネ５４によって上方すなわちバイパス孔５１を「閉」とする方向に弾圧されている。なお、下バネ５４の下方は下バネ押え５５によって支持され、さらに、制御弁孔５２の下部開口部は蓋体５８によって閉止されている。
前記副弁体５３には、バイパス孔５１に当接する第１流体圧受部５３ａ及び径大部から成る第２流体圧受部５３ｃとが形成され、その中間部に肩部５３ｂが形成されている。
【００２１】
上記実施例２の作用について説明する。実施例２において、第１の出入口３から第２の出入口６の方向に冷媒が流れる場合には、冷媒は第１の出入口３、第１の通路４’、弁室８、弁シート孔４０ａ’、第２の通路７’及び第２の出入口６を通過して流動するが、この間弁体駆動部２０によって弁シート４０’に対する弁体３４の位置（開度）が設定され、所定の膨張作用が行なわれる。
【００２２】
この間、第１の通路４’内の冷媒圧が所定値以上になると、バイパス孔５１内の第１流体圧受部５３ａが冷媒の圧力により下方へ押圧され、さらに冷媒圧が肩部５３ｂ及び第２流体圧受部５３ｃに作用して一挙にバイパス回路が形成されて高圧冷媒はバイパス孔５１、制御弁孔５２、制御弁副孔５７及び第２の通路７’を通って第２の出入口６から流出する。
そして、第１の通路４’内の冷媒圧が低下したところでバイパス孔５１は副弁体５３によって閉止され、通常の状態、すなわち弁室８から弁シート４０’を通過して膨張作用が行なわれる。
【００２３】
また逆に、高圧冷媒が第２の出入口６から第１の出入口３の方向に流れる場合は、実施例１と同様に、冷媒は弁シート４０’と弁体３４によって絞られて第１の通路４’を介して第１の出入口３から流出する。この間、第２の通路７’内の冷媒圧が所定以上になったときは、弁体３４にその冷媒圧は作用するから、冷媒の圧力は弁棒３０を上方に持ち上げることになり、弁体３４と弁シート４０’間の隙間が大きくなって冷媒は急速に流出する。なお、この間副弁体５３はバイパス孔５１に強く圧接されるからバイパス孔５１が「開」となるようなことはない。
【００２４】
以上のように、実施例２においても、ブロック本体１’に冷媒が正・逆の双方向に流動可能な２つの出入口３，６を設け、これら両方の出入口３，６間の冷媒通路に形成された弁室８の底部に弁シート装着孔９’を形成し、該弁シート装着孔９’に弁シート４０’を設けると共に、電気式の弁体駆動部２０による駆動により、前記弁シート４０’に離接して流体通路を開閉する弁体３４を設け、流体通路に所定圧以上の冷媒圧が作用したとき、冷媒が正・逆のいずれの方向の流れにおいても、上記該冷媒圧の荷重により流量を増大させること、即ち、第１の通路４’に連通してバイパス孔５１を設け、第１の方向の所定圧以上の冷媒圧に対しては、上記バイパス孔５１に付設されている流体圧制御弁５０により、冷媒を速やかに流出させて所定値以下の冷媒圧とさせることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、上記構成により可逆式の電気式膨張弁において、冷媒の流れがいずれの方向でも所定以上の冷媒圧力に対してはそのリリーフ機能で冷媒を多く流すことによってサイクル内の異常高圧を回避することができる。しかも、その流体圧の冷媒を急速に排出させるようにしたから、冷凍サイクルの機能をさらに円滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例１の縦断面図。
【図２】実施例１の要部平面図（Ａ）、図２（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図（Ｂ）及び要部側面図（Ｃ）。
【図３】本発明に係る実施例２の縦断面図。
【図４】実施例２の要部平面図（Ａ）、図４（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図（Ｂ）及び要部側面図（Ｃ）。
【符号の説明】
１，１’・・・ブロック本体　　　　１ａ，１ａ’・・上面
１ｂ，１ｂ’・・下面　　　１ｃ’・・右側面　　　１ｄ，１ｄ’・・左側面
２・・・弁本体取付孔　　　３・・・第１の出入口
４，４’・・・第１の通路　５・・・ストレナー　　６・・・第２の出入口
７，７’・・・第２の通路　７ａ，７ａ’・・・径小部
８・・・弁室　　　　　　　９，９’・・・弁シート装着孔
１０・・弁本体　　　　　　１１・・ネジ筒　　　　１２・・ストッパ
２０・・弁体駆動部　　　　２１・・モータハウジング
２２・・ステータコイル　　２３・・ロータ
２４・・スリーブ　　　　　２５・・平バネ　　　　２６・・止め輪
２７・・カラー　　　　　　２８・・ストッパ　　　２９・・キャン
３０・・弁棒　　　　　　　　３１・・上バネ　　３２，３２’・・バネ押え
３３・・均圧孔　　　　　　　３４・・弁体
４０、４０’・・弁シート　　　４０ａ，４０ａ’・・弁シート孔
４１・・第１流体圧受部　　　４２・・第２流体圧受部
４３・・下バネ　　　　　　　４４・・下バネ押え　４５・・通孔
５０・・流体圧制御弁　　　　　５１・・バイパス孔　５２・・制御弁孔
５２ａ・・小径部　　　　　　　５３・・副弁体　　　５３ａ・・第１流体圧受部
５３ｂ・・肩部　　　　　　　　５３ｃ・・第２流体圧受部　　　５４・・下バネ
５５・・下バネ押え　　　　　　５６・・蓋体　　　　５７・・制御弁副孔
５８・・蓋体

Claims (5)

1. ブロック本体に流体が正・逆の双方向に流動可能な２つの出入口を設け、これら両方の出入口間の流体通路に形成された弁室の底部に弁シート装着孔を形成し、該弁シート装着孔に弁シートを設けると共に、電気式の弁体駆動部により前記弁シートに離接して流体通路を開閉する弁体を設け、流体通路に所定圧以上の流体圧が作用したとき、流体が正・逆のいずれの方向の流れにおいても、上記該流体圧の荷重により流量を増大させることを特徴とする電気式膨張弁。
2. 第１の方向の上記流体圧に対しては、弁シートが移動して流量を急速に増大させると共に、第２の方向の上記流体圧に対しては、弁体が移動して流量を増大させることを特徴とする請求項１記載の電気式膨張弁。
3. 上記弁シートは、その中心位置に形成された弁シート孔と、その上部に形成された第１流体圧受部と、その下部に形成された第２流体圧受部と、からなり、弁シートは弁シート装着孔に所定圧で弾圧されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気式膨張弁。
4. 上記弁体は、弁シート側に所定圧で弾圧されていることを特徴とする請求項３記載の電気式膨張弁。
5. 第１の通路に連通してバイパス孔を設け、第１の方向の所定圧以上の流体圧に対しては、上記バイパス孔に付設されている流体圧制御弁により、流量を増大させることを特徴とする請求項１記載の電気式膨張弁。

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