JP2005083566A - 定流量膨張弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明にかかる定流量膨張弁1においては、その本体を構成するパイプ2が定流量機構,可動鉄芯4,固定鉄芯3といった内部構造物を収容するとともに、冷凍サイクルの配管の一部を兼ねている。また、電磁コイル11を含むソレノイド部10がパイプ2を外側から取り囲むように配置される。このため、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁1全体の構成が非常に簡素化される。その結果、定流量膨張弁1の小型化を実現でき、それに伴った材料コスト及び製造コストの削減により、定流量膨張弁1の低コスト化を実現することができる。
【選択図】 図1
Description
[第1の実施の形態]
まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。図1は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、以下の説明においては、図に示した構成について、この冷媒の流れ方向を基準に図中上側を上流側、下側を下流側と表現することがある。
次に、定流量膨張弁1の動作について説明する。図1は定流量膨張弁1における電磁コイル11の非通電時の状態を表し、図2は通電時の状態を表している。
Gf=KC(P2−P3) ・・・(1)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(A−C)(P2−P3)=f(i)−fs ・・・(2)
となり、(1)式及び(2)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(A−C))(f(i)−fs) ・・・(3)
となる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図4は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上記第1の実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
固定鉄芯203は、円筒状の本体を有し、その外周面には嵌合溝31が周設されており、その下流側端部には、後述するスプリング281及び中実シャフト205を下方から支持する有底円筒状のストッパ251が嵌合されている。このストッパの上流側の底部には、定流量膨張弁201での冷媒通路を構成する連通孔251aが穿設されている。また、固定鉄芯203の上流側開口端縁によって弁座233が構成されている。
まず、図5に示すように、電磁コイル11に電流が供給されていないときには、可動鉄芯204はスプリング281によって上流側に付勢されているため、弁部241は弁座233から離間しており、定流量膨張弁201は開弁状態にある。
Gf=KC(P2−P3) ・・・(4)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(A−C)(P2−P3)=fs−f(i) ・・・(5)
となり、(4)式及び(5)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(A−C))(fs−f(i)) ・・・(6)
となる。
このとき、絞り部261の前後差圧(P2−P3)が一定に保持される原理については上記第1の実施の形態で述べた通りであり、その結果、上記(4)式からも分かるように、定流量膨張弁201は、電磁コイル11に供給する電流iに応じた一定の流量で冷媒を流すことができる。
以上に説明したように、本実施の形態の定流量膨張弁201においても、実質的に冷凍サイクルの配管そのものに定流量機構を一体的に組付けた構成となり、定流量膨張弁1の小型化,低コスト化を実現することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図8は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上記第1の実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
中実シャフト305は、段付円柱状をなし、可動鉄芯304の内径にほぼ等しい外径を有する大径部351と、これよりも細い小径部352とから構成されている。大径部351は、固定鉄芯303の下流側に位置し、小径部352は、固定鉄芯303に冷媒流路を確保しつつ挿通されている。小径部352の上流側端部は、中実シャフト305の軸方向と直角に延出し、その先端部が固定鉄芯303に固定されている。
まず、図8に示すように、電磁コイル11に電流が供給されていないときには、可動鉄芯304と固定鉄芯303との間の吸引力が生じないため、弁部343は弁座362に着座ししており、定流量膨張弁301は全閉状態にある。
Gf=KC(P2−P3) ・・・(7)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(A−C)(P2−P3)=f(i)−fs ・・・(8)
となり、(7)式及び(8)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(A−C))(f(i)−fs) ・・・(9)
となる。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。図10は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
まず、図11に示すように、電磁コイル11に電流が供給されていないときには、可動鉄芯404はスプリング481によって支持されてはいるが、固定鉄芯403との間の吸引力が生じないため、弁部441は弁座431から離間しており、定流量膨張弁401は最も開弁した状態にある。
Gf=KC(P1−P2) ・・・(10)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(A−B)(P1−P2)=fs−f(i) ・・・(11)
となり、(10)式及び(11)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(A−B))(fs−f(i)) ・・・(12)
となる。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。図13は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
次に、定流量膨張弁501の動作について説明する。図13は定流量膨張弁501における開弁状態を表し、図14は全閉状態を表している。
Gf=KC(P1−P2) ・・・(13)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(B−A)(P1−P2)=fs−f(i) ・・・(14)
となり、(4)式及び(5)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(B−A))(fs−f(i)) ・・・(15)
となる。
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。図15は本実施の形態の定流量膨張弁の断面図である。尚、本実施の形態において上述した実施の形態と同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して、その説明を省略する。
まず、図16に示すように、電磁コイル11に電流が供給されていないときには、可動鉄芯604はスプリング681によって支持されてはいるが、固定鉄芯603との間の吸引力が生じないため、弁部641は弁座632から離間しており、定流量膨張弁601は最も開弁した状態にある。
Gf=KC(P1−P2) ・・・(16)
で表される。なお、この式で、Kは流量係数である。
(A−C)(P1−P2)=fs−f(i) ・・・(17)
となり、(16)式及び(17)式から、冷媒の流量Gfは、
Gf=(KC/(A−C))(fs−f(i)) ・・・(18)
となる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。
2,202,302 パイプ
3,203,303,403,503,603 固定鉄芯
4,204,304,404,504,604 可動鉄芯
5 中空部材
6 弁体
7 中空シャフト
10 ソレノイド部
11 電磁コイル
21,221,321,421,521,621 冷媒入口
22,222,322,422,522,622 冷媒出口
31,361 嵌合溝
32,41 収容部
33,233,362,431,531,632 弁座
51 オリフィス
52 支持部
53,272 透孔
55,264 中間領域
61 ガイド部
62,241,343,441,541,641 弁部
63,251a,347,471,571,634 連通孔
65,263,265,374,465,565,665 冷媒通路
71 拡管部
72 開口部
75 内部領域
81,82,281,381,481,581,681 スプリング
242,342,442,543 小管部
243,341,443,542 大管部
205,305,405,505 中実シャフト
207 非磁性体
251,407,507 ストッパ
252,352,452,552 小径部
253,351,451,551 大径部
261,372,462,561,643 絞り部
262,375,463,562,662 内部空間
271,346,432 フランジ部
291 ポリイミドフィルム
306,605 筒状部材
345 縮流部
371,461 間隙流路
373,464,564,664 中間領域
409 均圧管
409’ 流路管
532 段部
631 溝部
633 内部冷媒通路
661 間隙
Claims (11)
- 冷凍サイクルを循環する冷媒流路に設けられ、上流側から流入する冷媒を断熱膨張させて減圧するとともに、電磁コイルに供給する電流値により設定された一定流量を下流側に送出する定流量膨張弁において、
前記冷媒流路の一部を構成するパイプと、
前記パイプ内に固定された筒状の固定鉄芯と、
前記パイプ内において前記固定鉄芯に対して前記パイプの軸方向に対向配置されるとともに、前記軸方向に進退可能に構成された筒状の可動鉄芯と、
前記パイプを外側から取り囲むように周設され、外部からの供給電流により前記可動鉄芯及び前記固定鉄芯を含む磁気回路を生成し、前記供給電流の電流値に応じた大きさの電磁力を発生させて前記可動鉄芯を前記固定鉄芯に対する所定の基準位置まで進退駆動させるための前記電磁コイルと、
前記パイプ内に設けられ、前記可動鉄芯を前記基準位置から進退させつつ開弁又は閉弁動作して内部流路断面を調整し、前記冷媒の一定流量を下流側に流す定流量機構と、
を備えたことを特徴とする定流量膨張弁。 - 前記定流量機構は、
一定流路断面を有する固定通路からなる絞り部と、
前記パイプ内に設けられた弁座と、
前記可動鉄芯の進退駆動により前記弁座に着脱可能に構成され、開弁時に前記冷媒が前記弁座との間隙を介して下流側に流れるのを許容する弁体と、
を備え、
前記可動鉄芯の進退駆動により、前記絞り部の前後差圧が一定となるように前記弁体と前記弁座との間に形成される流路断面が調整されることにより、下流側へ流れる冷媒を一定流量に保持するように構成されたことを特徴とする請求項1記載の定流量膨張弁。 - 一端側が前記可動鉄芯に内挿されて嵌合固定されるとともに、他端側が前記固定鉄芯に摺動可能に内挿され、その一部が縮管して前記絞り部を形成し、さらにその他端側先端部に周方向に間隔をあけて配置された複数の支持部が延設された中空部材を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯とは反対側の端部に設けられ、
前記弁体は、前記固定鉄芯に対して前記可動鉄芯とは反対側に設けられた有底筒状の中空シャフトにガイドされる筒状のガイド部と、前記弁座に着座可能に構成され、前記ガイド部の内部を前記中空シャフトの内部に連通させる連通孔が形成された弁部とを有するとともに、前記中空シャフト内部に設けられた弾性体によって前記固定鉄芯側に付勢され、
前記電磁コイルへの通電によって、前記中空シャフトが前記支持部を介して前記弁体を押圧して弁座から離間させることにより、前記弁体と前記弁座との間に前記流路断面を形成することを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトと、
前記可動鉄芯の前記固定鉄芯とは反対側の端面と、前記中実シャフトの一端側端面を共に気密に覆うように装着されたシール部材と、
を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体と、前記本体に連設されるとともに前記固定鉄芯内部に挿通され、前記固定鉄芯の内壁との間に前記絞り部を形成するためのフランジ部が周設された筒状の非磁性体とを備える一方、前記中実シャフトの段部において所定の内部空間を形成するように構成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体と、前記本体に連設されるとともに前記固定鉄芯内に挿通され、前記固定鉄芯の内壁との間に前記絞り部を形成するためのフランジ部が周設された筒状の非磁性体とを備える一方、前記中実シャフトの段部において所定の内部空間を形成するように構成され、
前記固定鉄芯とは反対側で前記内部空間につながる前記中実シャフトと前記可動鉄芯との摺動面が、前記冷媒の漏洩を抑制できるように所定長さ以上となるように構成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記可動鉄芯は、その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成する筒状の本体と、前記弁部に連設され、前記パイプ又は前記パイプ内に嵌合された筒状部材の内壁との間に前記絞り部を形成するフランジ部が突設された縮流部とを有し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成するように構成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 前記冷媒流路の上流側から、前記固定鉄芯,前記可動鉄芯,前記パイプ内に固定された前記弁座を有する筒状部材が、この順に設けられ、
前記中実シャフトの上流側端部が、前記固定鉄芯に冷媒流路を確保しつつ挿通され、その固定鉄芯の上流側端部に固定され、
前記中実シャフトの下流側端部と前記可動鉄芯の内壁との間に、両者を接続してその可動鉄芯を支持する弾性体が設けられたことを特徴とする請求項6記載の定流量膨張弁。 - 柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記固定鉄芯は、前記可動鉄芯側に前記弁座が設けられるとともに、その軸方向の所定位置にて内方に突設されたフランジ部を有し、
前記可動鉄芯は、
その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成する筒状の本体と、
前記本体に内挿嵌合されつつ前記固定鉄芯の内部に向かって延びるとともに、前記内部空間に連通する均圧管と、
を備え、前記均圧管の先端部と前記フランジ部との間に前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 柱状をなし、一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記パイプ内に固定された中実シャフトを備え、
前記固定鉄芯は、前記可動鉄芯側に前記弁座が設けられ、さらに、その軸方向の所定位置にて内方に突設されたフランジ部と、そのフランジ部に嵌合されるとともに、前記可動鉄芯の内部に向かって延びる流路管とを有し、
前記可動鉄芯は、その先端部に前記弁座に着座可能な前記弁体の弁部を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿った所定の間隙流路を形成し、さらに、前記中実シャフトとの間に前記冷媒流路に連通する所定の内部空間を形成する筒状の本体を有し、
前記流路管と前記可動鉄芯との間に前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 段付柱状をなし、その段部が位置する一端部側で前記可動鉄芯を外挿してこれを進退方向にガイドする一方、他端側が前記固定鉄芯に固定された中実シャフトと、
前記可動鉄芯の前記固定鉄芯とは反対側の端面と、前記中実シャフトの一端側端面を共に気密に覆うように装着されたシール部材と、
を備え、
前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体を有する一方、前記中実シャフトとの間に所定の内部空間を形成するとともに、前記パイプとの間に軸方向に沿って所定の間隙が形成され、その間隙により前記絞り部が形成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。 - 前記弁座は、前記固定鉄芯の前記可動鉄芯側に設けられ、
前記可動鉄芯は、先端部に前記弁座に着座可能に構成された前記弁体の弁部を有する筒状の本体を備え、その弁部近傍が縮管されて前記絞り部を形成する一方、前記絞り部の前記固定鉄芯とは反対側の大管部にて前記パイプに固定された筒状部材に外挿されてガイドされるように構成されたことを特徴とする請求項2記載の定流量膨張弁。
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