JP2005315376A - 閉止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね付き逆止弁と同等の簡単な構成によって、ある差圧範囲内にあるときには、弁開状態を維持し、差圧が大きくなって、はじめて弁閉するような開閉制御を行うこと。
【解決手段】所定のばね力をもって弁体３０を弁座面１３より離間する弁開方向に付勢する弁開ばね３４が設けられている。弁体３０は、第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）を弁閉方向に及ぼされ、当該差圧（Ｐ１−Ｐ２）により弁体３０に作用する弁閉力Ｆ_(P1-P2) と弁開ばね３４のばね力Ｆｓとの平衡関係によって開閉動作し、第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定値未満である場合には、弁開ばね３４のばね力Ｆｓによって開弁状態を維持し、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定値以上である場合には、弁開ばねのばね力Ｆｓに抗して弁閉する。
【選択図】図１

Description

この発明は、閉止弁に関し、特に、空気調和装置の冷媒回路等の管路を選択的に閉止する閉止弁に関するものである。

空気調和装置において、冷媒回路の途中に設けられる気液分離器を圧縮機の吸入側に接続するバイパス通路を有し、このバイパス通路を、当該バイパス通路を流れる冷媒流の圧力状態に応じて、例えば、気液分離器の内部圧力が比較的低く、気液分離器の側の圧力と圧縮機の吸入側の圧力の差が、ある差圧範囲内にあるときには、連通状態にし、差圧が大きい場合には、閉止する開閉制御を行うものがある。

従来、上述の空気調和装置のバイパス通路の開閉制御は、バイパス通路の圧力に応動する圧力スイッチと電磁弁とを組み合わせ、圧力スイッチによって動作する電磁弁によりバイパス通路を開閉することが行われる。

しかし、このような開閉制御では、電気系が必要で、部品点数が多く、簡単な開閉制御のわりには、構成が複雑で、コスト高になる。

逆止弁としては、弁体を弁開方向に付勢するばね付きのものがある（例えば、特許文献１、２）。しかし、これらの逆止弁は、管路に流体流れがない時や圧力差がない時に、ばねによって弁体を弁開位置に位置させ、少しでも、逆流方向の差圧が生じると弁閉する逆止作用をするものであり、ある差圧範囲内にあるときには、弁開状態を維持し、差圧が大きくなって、はじめて弁閉するような開閉制御を行うことはできない。
特開平１１−１０８２１６号公報 特開２００３−２８６９２３号公報

この発明が解決しようとする課題は、ばね付き逆止弁と同等の簡単な構成によって、ある差圧範囲内にあるときには、弁開状態を維持し、差圧が大きくなって、はじめて弁閉するような開閉制御を行うことである。

この発明による閉止弁は、弁座面を有し弁ポートを画定する弁座部材と、前記弁座面に着座して前記弁ポートを開閉する弁体と、所定のばね力をもって前記弁体を前記弁座面より離間する弁開方向に付勢する弁開ばねとを有し、前記弁体は、前記弁ポートをその一方の側から他方の側へ流れる第１の方向の流体の流れによる差圧を弁閉方向に及ぼされ、当該差圧により前記弁体に作用する弁閉力と前記弁開ばねのばね力との平衡関係によって開閉動作し、前記第１の方向の流体の流れによる前記差圧が所定値未満である場合には、前記弁開ばねのばね力によって開弁状態を維持し、前記差圧が所定値以上である場合には、前記弁開ばねのばね力に抗して弁閉するものである。

この発明による閉止弁は、好ましくは、管部材を有し、当該管部材内に前記弁座部材が固定配置され、前記管部材内において前記弁座部材に脚部先端を固定接続されて前記弁ポートの前記一方の側に位置する五徳状のホルダ部材が設けられ、前記弁体は、板状で、前記弁ポートの前記一方の側において前記ホルダ部材内に配置されて当該ホルダ部材により弁開閉方向の移動を案内され、前記ホルダ部材に形成されたストッパ部により前記弁座面よりの最大離間量を設定され、前記弁体には前記ホルダ部材に形成された中心孔を貫通して前記ホルダ部材外に突出する軸部材が一体的に設けられており、前記弁開ばねとして、前記軸部材の先端に係止されたばねリテーナと前記ホルダ部材との間に、圧縮コイルばねが所定の予荷重を与えられた状態で設けられている。

この発明による閉止弁は、弁開ばねが所定のばね力をもって弁体を弁座面より離間する弁開方向に付勢しているから、弁体は、弁ポートをその一方の側から他方の側へ流れる第１の方向の流体の流れの差圧による弁閉方向と弁開ばねのばね力との平衡関係による開閉動作において、第１の方向の流体の流れによる記差圧が所定値未満である場合には、ばねのばね力によって開弁状態を維持し、差圧が所定以上になると、弁開ばねのばね力に抗して弁閉する。

この発明による閉止弁の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。

図１に示されているように、閉止弁１０は、管継手を兼ねたストレート管による管部材１１を有し、管部材１１内の軸線方向中間部に、かしめ、溶接等によって固定された弁座部材１２を有する。弁座部材１２は、一方の側に弁座面１３を有し、貫通孔状の弁ポート１４を画定している。

管部材１１内において弁座部材１２の一方の側には五徳状のホルダ部材１５が設けられている。ホルダ部材１５は、図５に示されているように、４個の脚部１６を有し、図４に示されているように脚部１６の各々の先端に設けられた折曲部１７を、図１に示されているように、弁座部材１２に形成された係止溝１８に係止されて、弁座部材１２に固定接続され、弁ポート１４の一方の側（弁座面１３の側）に位置している。

ホルダ部材１５には、弁座面１３に着座して弁ポート１２を開閉する弁体３０が設けられている。弁体３０は、板状で、弁体３０の一方の側には軸部材３１の一端が溶接等により固着されている。軸部材３１はホルダ部材１５の台部１９の中心部に形成された中心孔２１を貫通してホルダ部材１５外に突出している。

弁体３０は、軸部材３１と共に、ホルダ部材１５により弁開閉方向（図１にて左右方向）の移動を案内され、ホルダ部材１５に折曲形成されたストッパ片２０により弁座面１３よりの最大離間量、すなわち、図１や図３に示されているように弁座面１３より離間した弁開位置を設定されている。

ホルダ部材１５外に突出した軸部材３１の先端にはプッシュナット３２によってばねリテーナ３３が係止されている。ばねリテーナ３３とホルダ部材１５の台部１９との間に、圧縮コイルばねによる弁開ばね３４が所定の予荷重を与えられた状態で取り付けられている。弁開ばね３４は、所定のばね力をもって弁体３０を弁座面１３より離間する弁開方向（図１にて右方）に付勢している。

弁体３０は、弁ポート１４をその一方の側から他方の側へ流れる第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）を弁閉方向に及ぼされる。第１の方向の流体の流れＡでは、Ｐ１＞Ｐ２である。

弁体３０は、この差圧（Ｐ１−Ｐ２）により弁体３０に作用する弁閉力Ｆ_(P1-P2) と弁開ばね３４のばね力Ｆｓとの平衡関係によって開閉動作し、第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定値未満である場合には、Ｆ_(P1-P2) ＜Ｆｓで、図１に示されているように、弁開ばね３４のばね力Ｆｓによって弁座面１３より離間した開弁状態を維持し、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定以上である場合には、Ｆ_(P1-P2) ≧Ｆｓで、弁開ばね３４のばね力に抗して弁座面１３に着座して弁閉する。この開閉動作において、弁体３０は、板状であるから、差圧（Ｐ１−Ｐ２）を的確に捉える。

これにより、ある差圧範囲内にあるときには、弁開状態を維持し、差圧が大きくなって、はじめて弁閉する開閉弁特性が得られる。

なお、図３に示されているように、弁体３０は、第１の方向の流体の流れＡとは逆に、弁ポート１４をその他方の側から一方の側へ流れる第２の方向の流体の流れＢの場合、Ｐ１＜Ｐ２であるから、弁体３０は、第２の方向の流体の流れＢによる差圧（Ｐ２−Ｐ１）を弁開方向に及ぼされ、差圧（Ｐ２−Ｐ１）の大小に拘わらず弁開ばね３４のばね力Ｆと相まって弁開状態を保つ。

上述の実施形態では、弁体３０と軸部材３１とが溶接された構造になっているが、弁体３０と軸部材３１とは、図６に示されているように、切削加工品として一体加工されたものでもよい。

この発明による閉止弁の適用例を、図７、図８を参照して説明する。図７、図８はこの発明による閉止弁を取り付けられるバイパス通路付きの空気調和装置を示している。この空気調和装置は、圧縮機５１、四方弁５２、室外熱交換器５３、膨張弁のような流量制御手段５４、気液分離器５５、室内熱交換器５６を有し、これらが冷媒配管５７〜６３によってループ状に接続されている。

この空気調和装置は、四方弁５２による流路切換により、冷房サイクルと暖房サイクルを選択的に取り得る。なお、図７は、冷房サイクルを、図８は、暖房サイクルを各々示している。

気液分離器５５を圧縮機５１の吸入側に接続するバイパス通路６５が設けられている。バイパス通路６５の途中に閉止弁１０が接続されている。閉止弁１０は、前述の一方の側を気液分離器５５に接続され、他方の側を圧縮機５１の吸入側に接続されている。

この接続により、閉止弁１０は、気液分離器５５の側の圧力をＰ１、圧縮機５１の吸入側の圧力をＰ２として、ポート１４をその一方の側から他方の側へ流れる第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）を弁閉方向に及ぼされる。

そして、弁体３０は、第１の方向の流体の流れＡによる差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定値未満である場合には、Ｆ_(P1-P2) ＜Ｆｓで、図１に示されているように、弁開ばね３４のばね力Ｆｓによって弁座面１３より離間した開弁状態を維持し、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が所定以上である場合には、Ｆ_(P1-P2) ≧Ｆｓで、弁開ばね３４のばね力に抗して弁座面１３に着座して弁閉する。

これにより、冷房サイクルでは、流量制御手段５４を通過した冷媒は、気液分離器５５でガス成分と液成分に分離され、冷媒ガス圧が圧力Ｐ１として閉止弁１０に作用する。したがって、冷房サイクルにおいて、冷媒ガスの圧力Ｐ１が低い状態下では、閉止弁１０が弁開状態となり、バイパス通路６５を通って暖かいガスが圧縮機５１の吸入側に戻るようになる。

このように、低冷房負荷時に、暖かいガスが圧縮機５１の吸入側に戻ると、この暖かいガスの戻りがない場合に比して冷媒配管６３より圧縮機５１の吸入側に戻るサクションガスが暖められ、圧縮機５１自体が冷えすぎず、圧縮機５１の吐出ガス圧が上がるようになる。これにより、省エネルギ効果による冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の向上が図られる。

暖房サイクル時には、室内熱交換器５６を出た液冷媒は、気液分離器５５にて液状態でプールされ、その比較的高圧の液冷媒圧が圧力Ｐ１として閉止弁１０に作用する。したがて、暖房サイクル時には、閉止弁１０は常に弁閉となる。

この発明による閉止弁の一つの実施形態の第１の方向の流体流下における弁開状態を示す断面図である。 この発明による閉止弁の一つの実施形態の第１の方向の流体流下における弁閉状態を示す断面図である。 この発明による閉止弁の一つの実施形態の第２の方向の流体流下における弁開状態を示す断面図である。 一つの実施形態による閉止弁に用いられるホルダ部材の断面図である。 一つの実施形態による閉止弁に用いられるホルダ部材の平面図である。 この発明による閉止弁の他の実施形態を示す断面図である。 この発明による閉止弁を用いた空気調和装置の一例の冷房サイクル状態を示す回路図である。 この発明による閉止弁を用いた空気調和装置の一例の暖房サイクル状態を示す回路図である。

符号の説明

１０ 閉止弁
１１ 管部材
１２ 弁座部材
１３ 弁座面
１４ 弁ポート
１５ ホルダ部材
１６ 脚部
１９ 台部
２０ ストッパ片
２１ 中心孔
３０ 弁体
３１ 軸部材
３４ 弁開ばね

Claims (2)

1. 弁座面を有し弁ポートを画定する弁座部材と、前記弁座面に着座して前記弁ポートを開閉する弁体と、所定のばね力をもって前記弁体を前記弁座面より離間する弁開方向に付勢する弁開ばねとを有し、
   前記弁体は、前記弁ポートをその一方の側から他方の側へ流れる第１の方向の流体の流れによる差圧を弁閉方向に及ぼされ、当該差圧により前記弁体に作用する弁閉力と前記弁開ばねのばね力との平衡関係によって開閉動作し、前記第１の方向の流体の流れによる前記差圧が所定値未満である場合には、前記弁開ばねのばね力によって開弁状態を維持し、前記差圧が所定値以上である場合には、前記弁開ばねのばね力に抗して弁閉すること、
   を特徴とする閉止弁。
2. 管部材を有し、当該管部材内に前記弁座部材が固定配置され、前記管部材内において前記弁座部材に脚部先端を固定接続されて前記弁ポートの前記一方の側に位置する五徳状のホルダ部材が設けられ、前記弁体は、前記弁ポートの前記一方の側において前記ホルダ部材内に配置されて当該ホルダ部材により弁開閉方向の移動を案内され、前記ホルダ部材に形成されたストッパ部により前記弁座面よりの最大離間量を設定され、前記弁体には前記ホルダ部材に形成された中心孔を貫通して前記ホルダ部材外に突出する軸部材が一体的に設けられており、前記弁開ばねとして、前記軸部材の先端に係止されたばねリテーナと前記ホルダ部材との間に、圧縮コイルばねが所定の予荷重を与えられた状態で設けられていること、
   を特徴とする請求項１記載の閉止弁。

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