JP2004093031A

JP2004093031A - 電気式膨張弁

Info

Publication number: JP2004093031A
Application number: JP2002255980A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Umezawa; 梅澤　仁志; Naoya Kurosawa; 黒澤　直也; Shin Nishida; 西田　伸; Yoshitaka Tomatsu; 戸松　義貴
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP4057379B2

Abstract

【課題】冷媒圧の変動に応答して主弁を迅速に開閉させて流量を増減させ、過冷媒圧に伴う冷凍サイクル或いは膨張弁の機械的損傷を未然に防止する。
【解決手段】ブロック本体１０に冷媒が可逆的に流動可能な第１の出入口１１と第２の出入口１２とを設け、両出入口間に形成された流体通路に主弁室１４を形成する。この主弁室に電磁式の制御部５０によって流量制御される主弁７１を設ける。流入側の冷媒を制御部の制御により導入し、所定以上の流入側の冷媒圧に対しては、制御部の制御に拘わらず、主弁の開度を拡大させる。主弁は制御部に制御されるピストン弁７０により開閉される。ピストン弁は、両出入口とは別に設けられた外均口９１から導入される流入側冷媒圧により作動され、所定以上の流入側冷媒圧が外均口に作用した場合は、制御部の制御に拘わらず、ピストン弁を介して主弁の開度を拡大させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気式膨張弁に関し、更に詳しくは、流体の流入孔とは別の外均口から電磁式の制御部により導入される流入側の冷媒圧に応答して主弁が開閉する可逆電気式膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調機等の冷凍サイクルにおいて、例えば、エンジンと直結する圧縮機の作動により一時的に過大な冷媒圧が発生して、冷凍サイクル或いは膨張弁を損傷するという問題がある。
【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、冷媒圧の変動に応答して主弁を迅速に開閉させて流量を増減させ、過冷媒圧に伴う冷凍サイクル或いは膨張弁の機械的損傷を未然に防止することにある。
【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可逆的に流動可能な第１の出入口と第２の出入口とを設け、両出入口間に形成された流体通路に主弁室を形成し、この主弁室に電磁式の制御部によって流量制御される主弁を設けると共に流入側の冷媒を上記制御部の制御により導入し、所定以上の流入側の冷媒圧に対しては、上記制御部の制御に拘わらず、主弁の開度を拡大させることを特徴とする。
請求項２記載の電気式膨張弁は、上記電気式膨張弁において、前記主弁は制御部に制御されるピストン弁により開閉されるように形成され、前記ピストン弁は、上記両出入口とは別に設けられた外均口から導入される流入側冷媒圧により作動され、所定以上の流入側冷媒圧が外均口に作用した場合は、上記制御部の制御に拘わらず、ピストン弁を介して主弁の開度を拡大させることを特徴とする。
【０００５】
請求項３記載の電気式膨張弁は、請求項１又は請求項２記載の電気式膨張弁において、ブロック本体に電磁式の制御部を装着するに当たって、ブロック本体に上記主弁室と連通させて取付穴を形成し、該取付穴には吸引子を装着すると共に該吸引子の下部にはピストン弁室を形成し、且つ、該ピストン弁室には主弁と一体のピストン弁を上下摺動可能に設けると共に、ピストン弁には上下に貫通する均圧孔を設け、更に、ピストン弁の作動をピストン弁室の流体圧の制御により行なうことを特徴とする。
【０００６】
請求項４記載の電気式膨張弁は、請求項３記載の電気式膨張弁において、吸引子の上部には、筒状のスリーブが装着され、該スリーブの内部には、パイロット弁室が形成され、該パイロット弁室にはパイロット弁が上下動可能に配置されると共に、吸引子にはピストン弁室と上方のパイロット弁室とを連通する連通孔が形成され、上記パイロット弁室の上部には上流側の流体をパイロット弁室に導入する外均口継手が装着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、請求項４記載の電気式膨張弁において、上記外均口継手には外均口と、外均口とパイロット弁室とを連通させる外均小孔を形成し、該外均小孔のパイロット弁室側開口部に対向するパイロット弁には弁突部を形成することを特徴とする。
請求項６記載の電気式膨張弁は、請求項５記載の電気式膨張弁において、上記主弁には、上記外均口の流体圧の作用が開方向に作用するように配置されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１はその実施形態の断面構造図である。なお、以下、図面に従って説明するが、上・下・左・右・表・裏という表現は、図面の記載に伴うものであり、実際の位置関係とは、必ずしも一致するものではない。
【０００９】
ブロック本体１０は、金属製の直方体形状からなり、その上面１０ａには制御部５０を装着するための取付穴１３が形成されると共にブロック本体１０の左面１０ｂには第１の出入口１１が形成される。また、ブロック本体１０の下面１０ｃには第２の出入口１２が形成され、該第２の出入口１２の上底部には弁孔１５が穿設されている。また、第１の出入口１１と取付穴１３とは主弁室１４を介して連通し、主弁室１４の底部には上記弁孔１５が開口している。
【００１０】
次に吸引子６０について説明する。
上記取付穴１３には、円柱状の吸引子６０がネジ止めされる。該吸引子６０の下部径大部分には内壁面が円柱状のピストン弁室６１が所定深さで形成され、吸引子６０の上部径小部分には後述のスリーブ７３、コイルハウジング７６、ボビン８６に捲き回されたコイル８７等が装着される。
また、上記ピストン弁室６１内には、上下摺動可能に円柱状のピストン弁７０が嵌合される。そして、該ピストン弁７０の下面中心部分には主弁孔７４が形成され、該主弁孔７４には棒状の主弁７１が固定状態で嵌入している。
前記吸引子６０の上面は、中心下がりのテーパー部７５が形成され，その中心部には凹状のバネ受凹部６４が形成されると共に、その底面にはピストン弁室６１に連通する連通孔６３が形成される。さらに、吸引子６０の上方周部には円筒状のスリーブ７３が装着・固定されており、このスリーブ７３内に形成されるパイロット弁室８９にはパイロット弁８０が上下摺動可能に設けられている。
【００１１】
前記主弁７１の下端部は弁孔１５を貫通してその下部まで延設され、その下端部は末広がり形状の弁部７１ａとして形成されている。したがって、ピストン弁７０が吸引子６０に対して上下に摺動することで、主弁７１の弁部７１ａが弁孔１５の下面に離接し弁孔１５を開閉することになる。
【００１２】
次にピストン弁７０について説明する。
ピストン弁７０の下面と弁孔１５の上縁部に形成されたバネ受部１６の間にはバネ６２が配置されており、該バネ６２はピストン弁７０を上方に弾持している。また、ピストン弁７０には、ピストン弁室６１と主弁室１４とを連通させる均圧孔７２が形成されている。
【００１３】
次にパイロット弁８０について説明する。
パイロット弁８０は、パイロット弁室８９内でその外周面がスリーブ７３の内周に当接して上下で摺動可能に設けられている。該パイロット弁８０の下部は、中心部が下方に突出するようにテーパー部８１が形成され、吸引子６０側のテーパー部７５に対応している。また、テーパー部７５の下端部には所定の深さでバネ室８４が形成されている。そして、このバネ室８４と吸引子６０側のバネ受凹部６４との間にはバネ８５が内装されている。このバネ８５は、後述の弁突部８３が後述の外均小孔９２に当接するように縮装されている。
また、このパイロット弁８０の上面中心部には所定の高さで弁突部８３が形成され、パイロット弁８０の上部にパイロット弁室８９が確保されると共に、パイロット弁８０の上面と下方のテーパー部８１との間を連通させる均圧孔８２が穿設されている。
【００１４】
次に外均口継手９０について説明する。
外均口継手９０はスリーブ７３の上端部に嵌入・固定され、その下部にはパイロット弁室８９が形成される。外均口継手９０の上部には流入側の冷媒が供給される外均口９１が形成されるとともに、径小部９３を介して外均小孔９２が形成され、該外均小孔９２の下部はパイロット弁室８９に開口している。
【００１５】
次に制御部５０について説明する。
制御部５０は電磁式であり、前記スリーブ７３及び吸引子６０の外周にボビン８６が配置され、このボビン８６にはコイル８７が捲回されてコイルハウジング７６に内装されており、該コイルハウジング７６は吸引子６０及びスリーブ７３に支持されている。また、コイル８７にはリード線８８が連結されている。そして、このリード線８８からコイル８７に電流を印加することによって吸引子６０を磁化させ、その磁化の程度に応じてパイロット弁８０をバネ８５の弾発力に抗して印加量に応じて吸引（下動）設定させることができる。
【００１６】
次に、かかる構成による実施形態の動作について説明する。本実施の形態の電気式の膨張弁４は、図２に示すように、空調機の冷凍サイクルに用いており、公知の冷凍サイクル同様に室外熱交換器３と室内熱交換器５との間の管路６に配置されるもので、冷房サイクル又は暖房サイクルの冷媒のいずれの流れ方向においても機能するものである。
冷凍サイクルが無作動状態では、制御部５０のスイッチはオフ状態となっており、パイロット弁８０はバネ８５の弾発力により上動しており、弁突部８３が外均小孔９２に当接し閉止している。
【００１７】
冷房サイクル時においては、管路６を流れる冷媒は、図２に示す矢印のように、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５、四方弁２、圧縮機１と循環する。この流れにおいては、冷媒は、膨張弁４の第１の出入口１１から流入し、第２の出入口１２から流出する。この場合は、外均口９１にも第１の出入口１１側の高圧冷媒が作用している。
【００１８】
圧縮機１がオン（起動状態）となり、コイル８７への通電に伴う吸引子６０の磁化によりパイロット弁８０が下動して弁孔１５が「開」となり、室外熱交換器３から第１の出入口１１に流入した高圧冷媒は、弁孔１５において膨張されて第２の出入口１２から流出し、室内熱交換器５に送出される。この間、コイル８７に対する通電量を変えることにより、弁開度を変更して設定できる。即ち、上記のように所定の電流を印加するとパイロット弁８０が下動し、パイロット弁８０が下動すると、入口側に連通されている外均口９１から高圧冷媒が径小部９３及び外均小孔９２を介してパイロット弁室８９内に導入される。この高圧冷媒の導入はパイロット弁８０の下動量に応じて大となる。
そうすると、パイロット弁室８９内の高圧冷媒は均圧孔８２、テーパー部７５とテーパー部８１の間の隙間、バネ受け凹部６４、連通孔６３及びピストン弁室６１に至り、ピストン弁７０に対するピストン弁室６１からの冷媒圧は高くなり、弁孔１５の開度を大とし、また、該開度に応じて冷媒を膨張させる（定常運転状態）。
【００１９】
そして、この定常の運転状態において、冷媒が所定圧を超えた場合（異常高圧の発生）には、外均口９１と連通状態にあるパイロット弁室８９内の冷媒圧も高くなり、ピストン弁７０に対する主弁室１４側（下方）からの冷媒圧よりもピストン弁室６１内の冷媒圧が一時的に高くなるから、ピストン弁７０は下動し主弁７１を押し下げて弁孔１５を一挙に大きく開放して冷媒を流出させ、冷凍サイクル内の冷媒圧の異常上昇を防止することができるのである。
そして、第１の出入口１１から第２の出入口１２への流量が増大したあと、冷媒圧が所定以下となった段階で、パイロット弁８０はバネ８５の弾発力により上動し、主弁も上動して流量は制御部５０で設定した状態に回復することになる。
【００２０】
また、暖房サイクルにおいては、管路６を流れる冷媒は、図２に示す矢印とは反対方向、即ち、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５（暖房作用）、膨張弁４、室外熱交換器３、四方弁２、圧縮機１と循環する。この暖房サイクルにおいては、冷媒は膨張弁４の第２の出入口１２から流入し、第１の出入口１１から流出し、冷房サイクルと同様の動作を行なう。
【００２１】
即ち、圧縮機１がオン（起動状態）となり、室内熱交換器５より第２の出入口１２に流入した高圧冷媒は、コイル８７への通電によりパイロット弁８０が下動して弁孔１５が「開」となり、第１の出入口１１から流出し、室外熱交換器３に送出される。この間、コイル８７に対する通電量を変えることにより、弁開度を迅速に設定でき、第１の出入口１１に流出する冷媒量を制御できる。
しかも、第２の出入口１２に流入する冷媒が所定の圧力以上であると、冷房時と同様、外均口９１の冷媒がパイロット弁室８９を介してピストン弁７０を押し下げ、主弁７１を下動させて弁孔１５を迅速に開状態とし、第１の出入口１１より流出するので、冷凍サイクル内の冷媒圧の異常上昇を防止することができるのである。
【００２２】
即ち、定常の運転状態において、冷媒が所定圧を超えた場合（異常高圧の発生）には、パイロット弁室８９内の冷媒圧も高くなり、更には、パイロット弁室８９と連通状態にあるピストン弁室６１内の冷媒圧も高くなるから、主弁７１を一挙に押し下げて弁孔１５を一挙に大きく開放して冷媒を流出させることになる。
そして、第２の出入口１２から第１の出入口１１への流量が増大したあと、冷媒圧が所定以下となった段階で、パイロット弁８０はバネ８５の弾発力により上動し、主弁１５も上動して流量は制御部５０で設定した状態に回復することになる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態では、冷媒がいずれの流れにおいても、冷媒の流量を任意に制御できるばかりでなく、流入側に所定圧以上の冷媒圧が発生したとき、一挙に主弁７１が下動するから、弁部の流入冷媒圧に対する応答性が向上し、逆に、流入側が所定圧以内の冷媒圧に戻った場合には、一挙に主弁が上動するから弁部の通常状態への応答性も向上する。
なお、上記実施の形態の動作は、冷凍サイクルに適用した場合を説明したが、その他の使用に供することができることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されていることから、コイルへの電流量に順応して迅速に応答して開閉する電気式膨張弁が実現でき、冷媒流量を迅速に増減できる（即ち、空調（室内温度の制御）を迅速に行い得る）。また、設定圧力以上の冷媒圧に対しては、一挙に冷媒を流出させて、冷凍サイクル内の冷媒圧力の異常上昇を防止させることができ、主弁の開閉を円滑に行なわせるとともに、その流体の流れが双方向可能となるため、極めて使い勝手のよい電気式膨張弁を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の断面構造図。
【図２】本実施形態を適用する空調機の冷凍サイクル説明図。
【符号の説明】
１・・圧縮機　　　　　　２・・四方弁　　　　　３・・室外熱交換器
４・・膨張弁　　　　　　５・・室内熱交換器　　６・・管路
１０・・ブロック本体　　１０ａ・・上面　　　　１０ｂ・・左面
１０ｃ・・下面　　　　　１１・・第１の出入口　１２・・第２の出入口
１３・・取付穴　１４・・主弁室　　１５・・弁孔　　１６・・バネ受部
５０・・制御部　　　　　６０・・吸引子　　　６１・・ピストン弁室
６２・・バネ　　　　　　６３・・連通孔　　　６４・・バネ受凹部
７０・・ピストン弁　　　７１・・主弁　　　　７１ａ・・弁部
７２・・均圧孔　　　　　７３・・スリーブ　　７４・・主弁孔
７５・・テーパー部　　　７６・・コイルハウジング
８０・・パイロット弁　　８１・・テーパー部　８２・・均圧孔
８３・・弁突部　　　　　８４・・バネ室　　　８５・・バネ
８６・・ボビン　　　　　８７・・コイル　　　８８・・リード線
８９・・パイロット弁室　９０・・外均口継手　９１・・外均口
９２・・外均小孔　　　　９３・・径小部

Claims

ブロック本体に流体が可逆的に流動可能な第１の出入口と第２の出入口とを設け、両出入口間に形成された流体通路に主弁室を形成し、この主弁室に電磁式の制御部によって流量制御される主弁を設けると共に流入側の冷媒を上記制御部の制御により導入し、所定以上の流入側の冷媒圧に対しては、上記制御部の制御に拘わらず、主弁の開度を拡大させることを特徴とする電気式膨張弁。
前記主弁は、制御部に制御されるピストン弁により開閉されるように形成され、前記ピストン弁は、上記両出入口とは別に設けられた外均口から導入される流入側冷媒圧により作動され、所定以上の流入側冷媒圧が外均口に作用した場合は、上記制御部の制御に拘わらず、ピストン弁を介して主弁の開度を拡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。
ブロック本体に電磁式の制御部を装着するに当たって、ブロック本体に上記主弁室と連通させて取付穴を形成し、該取付穴には吸引子を装着すると共に該吸引子の下部にはピストン弁室を形成し、且つ、該ピストン弁室には主弁と一体のピストン弁を上下摺動可能に設けると共に、ピストン弁には上下に貫通する均圧孔を設け、更に、ピストン弁の作動を、ピストン弁室の流体圧の制御により行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気式膨張弁。
吸引子の上部には、筒状のスリーブが装着され、該スリーブの内部には、パイロット弁室が形成され、該パイロット弁室にはパイロット弁が上下動可能に配置されると共に、吸引子にはピストン弁室と上方のパイロット弁室とを連通する連通孔が形成され、上記パイロット弁室の上部には上流側の流体をパイロット弁室に導入する外均口継手が装着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。
上記外均口継手には外均口と、外均口とパイロット弁室とを連通させる外均小孔を形成し、該外均小孔のパイロット弁室側開口部に対向するパイロット弁には弁突部を形成することを特徴とする請求項４記載の電気式膨張弁。
上記主弁には、上記外均口の流体圧の作用が開方向に作用するように配置されることを特徴とする請求項５記載の電気式膨張弁。