JP2004093033A

JP2004093033A - 電気式膨張弁

Info

Publication number: JP2004093033A
Application number: JP2002256046A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Okii; 沖井　俊樹; Kenichi Mochizuki; 望月　健一; Hitoshi Umezawa; 梅澤　仁志; 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: JP4053846B2

Abstract

【課題】膨張弁の機能と、圧力制御弁の機能とを併せ持つ単体としての電気式膨張弁を提供する。
【解決手段】流体入口１０と流体出口２０との間の流体連通孔２３に弁部を配置する。弁部は、流体入口１０に連通するオリフィス３２を有する弁座３１と、弁座３１に離接するオリフィス３２の横断面積より大きい横断面積を有するオリフィス径大部３３とを具備する。弁座３１に対しては第１の受圧部４２が離接し、筒部には第２の受圧部４３を配置する。
【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、膨張弁としての機能に加えて、圧力制御弁（リリーフバルブ）としての機能を併せ持つ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、冷媒を膨張させる電気式膨張弁と、所定以上の冷媒圧（異常冷媒圧）が生じた場合の逃し弁としての圧力制御弁とを設ける場合に、従来、それぞれの別個の弁を配置する必要があった。そこで、冷凍サイクルをできるだけ小型化・低価格化を図り、所要スペースを少なくするために、部品の単一化が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記要望を実現することにあり、従来の電気式膨張弁の機能と、圧力制御弁の機能とを併せ持つ単体としての電気式膨張弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明は、上記課題を達成するために、下記の手段を講じた。即ち、
請求項１記載の電気式膨張弁は、所定圧以下の圧力域では膨張弁として機能し、該所定圧より高い圧力では圧力制御弁として機能する１つの主弁体を有する弁部を具備することを特徴とする。
請求項２記載の電気式膨張弁は、上記請求項１記載の電気式膨張弁において、主弁体は、第１の受圧部と、第２の受圧部とを具備し、第１の受圧部の受圧面積より第２の受圧部の受圧面積を大としたことを特徴とする。
【０００５】
請求項３記載の電気式膨張弁は、上記請求項１又は請求項２記載の電気式膨張弁において、膨張弁は電磁式であることを特徴とする。
請求項４記載の電気式膨張弁は、上記請求項２又は請求項３記載のいずれかの電気式膨張弁において、流体入口と流体出口との間の流体流路に弁シート部材を配置し、該弁シート部材は、前記流体入口に連通するオリフィスを有する弁座と、該オリフィスの横断面積より大きい横断面積を有するオリフィス径大部と、を具備し、前記弁座に対しては第１の受圧部が離接し、前記オリフィス径大部には第２の受圧部を配置することを特徴とする。
【０００６】
請求項５記載の電気式膨張弁は、上記請求項１乃至４記載のいずれかの電気式膨張弁において、上記所定圧が可変であることを特徴とする。
【０００７】
【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は本発明に係る電気式膨張弁の縦断面図である。なお、以下、図面に従って説明するが、上・下・左・右という表現は、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。
【０００８】
本実施形態にかかる電気式膨張弁は、空調機等の冷凍サイクルに用いられるものであって、略直方体の、例えばアルミニウム合金等からなる金属製のブロック本体１００と、同ブロック本体１００内の主弁体４０をソレノイドを用いた電磁式によって開閉する電磁弁６０とからなる。ブロック本体１００には、図１に示すように、その右側面１０１に冷凍サイクルの上流側の管路が連結される流体入口１０が形成され、流体入口１０に連続して上記右側面に向かい合うブロック本体１００の左側面１０２に向かって入口通路１１が形成されている。
【０００９】
また、ブロック本体１００の左側面１０２には、冷凍サイクルの下流側の管路が連結される流体出口２０が形成され、該流体出口２０に連続して出口通路２１が右側面１０１に向けて水平に形成されている。そして、その中途部には、ブロック本体１００の上方に向けて均圧連通孔２２が形成されるとともに、この均圧連通孔２２と並行して流体連通孔２３が形成される。また、ブロック本体１００の上部には、一定深さの電磁弁取付孔３５が形成され、その中央底部は前記の流体連通孔２３と連通している。
【００１０】
次に、弁部について説明する。
弁部は弁シート部材３０と、主弁体４０とから構成される。先ず、弁シート部材３０について説明する。弁シート部材３０は、上記流体連通孔２３に嵌装される。弁シート部材３０は、所定長さで筒状に形成され、その下部には弁座３１が形成されると共に、該弁座３１には小円径孔からなるオリフィス３２が形成されている。また、オリフィス３２は流体連通孔２３に連通している。
更に、上記オリフィス３２の上部には、大円径孔からなるオリフィス径大部３３が設けられる。このオリフィス径大部３３の横断面積は、前記オリフィス３２の横断面積よりも大きく設定されている。また、このオリフィス径大部３３の上部位置には、抜き孔３４が複数個形成され、該抜き孔３４は、弁シート部材３０外側の弁内流路３６（後述）に連通している。したがって、流体入口１０から流体出口２０への流体流路は、流体入口１０から入口通路１１、流体連通孔２３、オリフィス３２、オリフィス径大部３３、抜き孔３４、弁内流路３６、均圧連通孔２２、及び、出口通路２１を連通して流体出口２０に至ることになる。
【００１１】
次に、主弁体４０について説明する。
上記弁シート部材３０内には主弁体４０が設けられる。主弁体４０は、全体として横断面円形の棒形状となっており、その最下部の径小部４２と、該径小部４２の上部に続く径大部４３と、該径大部４３の上部に続く弁棒部４４から構成される。上記径小部４２の直径は、オリフィス３２の内径より大きく且つオリフィス径大部３３の内径より小さく形成されている。また、径小部４２の下部先端の弁座３１への弁座当接部４１は円錐傾斜面状に形成され、この円錐傾斜面が冷媒圧の第１の受圧部を構成している。
また、径大部４３の直径は、オリフィス径大部３３の内径より若干小さく形成されている。また、該径小部４２に続く径大部４３の段部が、冷媒圧の第２の受圧部を形成している。
【００１２】
而して、主弁体４０が、所定以上の冷媒圧によって上動したとき、径大部４３内の冷媒を抜き孔３４から急速に排出させるために、冷媒の流路である抜き孔３４と径小部４２とを速やかに広く連通させる必要があり、そのために、径小部４２と前記抜き孔３４の部分とが重なるように設定している。
更に、径大部４３に続く弁棒部４４は、後述のプランジャ６８に形成されている弁棒孔６８ｂに嵌合・固定可能な形状となっている。
【００１３】
次に、電磁弁取付孔３５に装着される電磁弁６０について説明する。
電磁弁６０を構成するソレノイド部６３は、ソレノイドハウジング６２内に収納され、該ソレノイドハウジング６２の下部に形成されたねじ部により、電磁弁取付孔３５にシール材、例えばガスケット（図示せず）を介して螺合・固定される。そして、電磁弁取付孔３５と、ソレノイドハウジング６２の下部との間に隙間が形成され、この隙間は弁内流路３６として、上記抜き孔３４と均圧連通孔２２と連通している。なお、符号６４はソレノイド部６３を構成するコイルであり、ボビン６５に捲回されている。
【００１４】
また、前記ソレノイドハウジング６２の内部の下部には、円筒状のスリーブ６１が設けられると共に、その上部には吸引子６７が一体的に固定される。該吸引子６７は全体として筒状に形成され、スリーブ６１と同一外径で、その下部には押棒６９が上下動可能に挿通されている。
また、押棒６９の上端部の吸引子６７の筒内に押棒側バネ受け６９ａが設けられ、吸引子６７の上部筒内には調整ねじ７０が上下調節自在に螺合されており、該調整ねじ７０の下部には調整側バネ受け７１が配置されている。そして、上記押棒側バネ受け６９ａと調整側バネ受け７１との間にバネ７２が介装されている。該バネ７２は、押棒６９、プランジャ６８及び弁棒部４４を介して弁座当接部４１を下方（弁座３１方向）に付勢している。
【００１５】
さらに、押棒６９の下端部はフランジ形状に形成されており、そのフランジ部６９ｂが上記プランジャ６８の上端部に当接又は固定されて連結され、上記プランジャ６８はスリーブ６１に案内されて上下可動に設けられていると共に、プランジャ６８の中心部に形成された弁棒孔６８ｂには弁主体４０の弁棒部４４が嵌合・固定され、プランジャ６８の上下動にしたがって弁棒部４４が上下動する。なお、上記押棒６９の下端部のフランジ部６９ｂには、切欠き部６９ｃが設けられ、プランジャ６８の一側部に穿設された均圧孔６８ａにより、弁内流路３６と、プランジャ６８上部空間とを連通している。したがって、出口通路２１、均圧連通孔２２、弁内流路３６、均圧孔６８ａ及び弁棒孔６８ｂの空間は連通状態になる。よって、主弁体４０の上下部には差圧が発生しないのでバネ７２の弾力調整に影響を及ぼさず、さらにはプランジャ６８の上下動によって弁座当接部４１の弁座３１への接離による弁開度を得ることが可能となり、開弁の基準値の設定および弁開度の制御を正確に行うことができる。
【００１６】
なお、上記吸引子６７の下部は、全周にわたって円錐台形状で凹状に後退させて形成されると共に、相対するプランジャ６８の上端部側は、円錐台形状で凸状に形成されている。この構成により、電磁弁６０に対する通電量の大小により、プランジャ６８に連動する主弁体４０の上下動を迅速に且つ略リニア状態で調整が可能である。
また、調整ねじ７０は、ソレノイドハウジング６２上部のプレート７６の上方に装着されたコネクタ一体型のコイルアセンブリ７５のドライバ部７５ａにより調整される。また、吸引子６７と調整ねじ７０との係合部はＯ−リング７４により水密状に連結され、コイルアセンブリ７５は、Ｏ−リング７３を介してソレノイドハウジング６２に装着される。而して、上記調整ねじ７０によるバネ７２の弾力調整は、弁部における主弁体４０の弁シート部材３０側への初期弾力設定による開弁の基準値の設定を行なうためであり、上記弾力調整により基準値の選択が可能となる。
【００１７】
かかる構成により、本実施の形態の電気式膨張弁は、電磁弁６０のソレノイド部６３への通電が「オフ」のときは、吸引子６７等は励磁せず、したがって、バネ７２のバネ圧により、押棒６９、プランジャ６８、及び、主弁体４０は下方に押圧され、主弁体４０の弁座当接部４１は弁シート部材３０側の弁座３１に当接して閉状態となっている。
しかし、この電磁弁６０への通電が「オフ」において、流体入口１０からの冷媒圧が上記基準値以上になると、冷媒圧の程度に応じバネ７２のバネ圧に抗して主弁体４０は上動し、弁部は開状態となって、冷媒は流体入口１０から入口通路１１、流体連通孔２３、オリフィス３２、オリフィス径大部３３、抜き孔３４、弁内流路３６、均圧連通孔２２、及び、出口通路２１を連通して流体出口２０に至ることになる。
【００１８】
しかも、上記冷媒の流れにおいて、冷媒圧の程度が上記基準値圧以上の異常冷媒圧になると、主弁体４０の更なる上動により、径小部４２が抜き孔３４に重なり、抜き孔３４からの冷媒の通過量が増大すると、オリフィス３２を通過する冷媒が多くなり、第１の受圧部に加えて第２の受圧部に作用し、主弁体４０は受圧面積が拡大した分だけ、冷媒による荷重が大きくなり一挙に上動することになる。その結果、冷媒は急速に流体出口２０に抜けることになり、冷媒の異常高圧に伴う弊害を回避することができる。
【００１９】
上記構成の電気式膨張弁において、ソレノイド部６３への通電を「オン」としたときは、通電量に応じて、吸引子６７等が磁化し、磁化程度に応じてプランジャ６８を上下動させて主弁体４０の弁開度を可変する。その結果、弁開度に応じて流体入口１０に流入した冷媒はオリフィス３２を経て膨張され、抜き孔３４、弁内流路３６、均圧連通孔２２を経て出口通路２１より流体出口２０へと流出する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているから、流体を膨張させる電気式膨張弁と、異常流体圧が生じた場合の逃し弁としての圧力制御弁とを単体の弁として構成することができるので小型化され、省スペースを実現できる電気式膨張弁を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気式膨張弁の縦断面図。
【符号の説明】
１０・・流体入口　　　　　　　１１・・入口通路
２０・・流体出口　　　　　　　２１・・出口通路　２２・・均圧連通孔
２３・・流体連通孔
３０・・弁シート部材　　　　　３１・・弁座　　　　３２・・オリフィス
３３・・オリフィス径大部　　　３４・・抜き孔
３５・・電磁弁取付孔　　　　　３６・・弁内流路
４０・・主弁体　　　　　４１・・弁座当接部　　　４２・・径小部
４３・・径大部　　　　　４４・・弁棒部
６０・・電磁弁　　　　　　６１・・スリーブ
６２・・ソレノイドハウジング　　　　　６３・・ソレノイド部
６４・・コイル　　　　　　６５・・ボビン　　６７・・吸引子
６８・・プランジャ　　　　６８ａ・・均圧孔　　　６８ｂ・・弁棒孔
６９・・押棒　　　　　　　６９ａ・・押棒側バネ受け
６９ｂ・・フランジ部　　　６９ｃ・・切り欠き部
７０・・調整ねじ　　　　　７１・・調整側バネ受け
７２・・バネ　　　　　　　７３，７４・・Ｏ−リング
７５・・コイルアセンブリ　７５ａ・・ドライバ部　　７６・・プレート
１００・・ブロック本体　　１０１・・（ブロック本体の）右側面
１０２・・（ブロック本体の）左側面

Claims

所定圧以下の圧力域では膨張弁として機能し、該所定圧より高い圧力では圧力制御弁として機能する１つの主弁体を有する弁部を具備することを特徴とする電気式膨張弁。
主弁体は、第１の受圧部と、第２の受圧部とを具備し、第１の受圧部の受圧面積より第２の受圧部の受圧面積を大としたことを特徴とする請求項１記載の電気式膨張弁。
膨張弁は電磁式である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。
流体入口と流体出口との間の流体流路に弁シート部材を配置し、該弁シート部材は、前記流体入口に連通するオリフィスを有する弁座と、該オリフィスの横断面積より大きい横断面積を有するオリフィス径大部と、を具備し、
前記弁座に対しては第１の受圧部が離接し、前記オリフィス径大部には第２の受圧部を配置することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の電気式膨張弁。
上記所定圧が可変であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電気式膨張弁。