JP2006300508A

JP2006300508A - 電磁弁一体型膨張弁

Info

Publication number: JP2006300508A
Application number: JP2006078031A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayashi; 宏林; Eiji Fukuda; 栄二福田; Shigeki Ito; 繁樹伊藤; Shin Honda; 伸本田; Hirotsugu Takeuchi; 裕嗣武内
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP4588656B2

Abstract

【課題】電磁弁一体型膨張弁におけるバイパス通路の構造の改良を図る。
【解決手段】電磁弁一体型膨張弁１は、弁本体１０に弁室１２を有し、冷媒の出口通路に連通される絞り通路１４を開閉する弁体３０は、弁棒８０を介してパワーエレメント５０により操作される。絞り流路１４に並列に設けられるバイパス通路は、電磁弁１００により開閉される。弁室１２に連通する微小連通路２２内には角柱形状のゴム材の逆止弁体２００が挿入され、バイパス通路２１側の冷媒圧力が過大となったときに圧縮されて微小オリフィスを開き、冷媒を通過させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁弁一体型膨張弁に関し、例えば車室内のフロント側とリア側に冷凍サイクルを設けた車両用空調装置に用いるのに好適なものである。

従来、この種の電磁弁一体型膨張弁として、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この電磁弁一体型膨張弁は、高圧側冷媒を減圧膨張させる絞り流路と、この絞り流路の開度調整をする弁体と、この弁体を変位させる弁体作動機構（パワーエレメント）と、絞り流路にて減圧膨張した冷媒を蒸発器に供給する出口冷媒流路とを備え、電磁弁の弁体により出口冷媒流路を開閉するようにするとともに、電磁弁の弁体の閉弁時には、電磁弁の弁体と絞り流路との間の冷媒圧力に基づいて弁体を作動させるダイアフラム作動機構により、絞り流路の弁体を閉弁させるようにしている。
特開平１１−１８２９８３号公報

上記の特許文献に記載されたものは、電磁弁の閉弁時に、電磁弁の弁体と膨張弁の絞り通路の弁体との間が密閉空間となり、この密閉空間が液冷媒で満たされた場合には、雰囲気の温度上昇とともにこの密閉空間が異常に高圧になってしまうおそれがあり、これを回避するため電磁弁の上流側と膨張弁の上流側とを連通する微小連通路を設けたものである。しかし、この微小連通路は冷媒を微小量だけ逃がすためのものであるが故に極小径であることが要求され、その加工は困難を極めることとなる。
そこで本発明の目的は、微小連通路を加工の容易な径としたままで、要求される微量の冷媒逃がしを可能とする電磁弁一体型膨張弁を提供するものである。

本発明の電磁弁一体型膨張弁は、基本的な手段として、高圧側冷媒が導入される弁室と該弁室と冷媒の出口流路との間に設けられる絞り流路を有する弁本体と、前記弁室内の弁体を作動させるパワーエレメントと、前記弁室と前記出口流路との間に設けられている冷媒のバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する電磁弁とを含み、前記弁室と前記バイパス通路とを連通するように設けられる微小オリフィスを有する微小連通路と、該微小連通路に挿入される逆止弁体を備え、前記微小オリフィスは微小連通路の端部に配設され、前記逆止弁体はその端面で前記微小オリフィスを開閉する柱形状を有する。

また、前記逆止弁体は、微小通路の内壁面と前記逆止弁体の外壁面との間に軸方向に延びる通路を形成する凹凸を有し、角柱体又は円柱体とすることもできる。
さらに、逆止弁体はゴム等の軟質材で形成されることもあり、この場合、逆止弁体は、弁室側に開口する袋状の中空部を有する筒状体とされることもある。
逆止弁体をスプリングを介して微小オリフィスに向けて付勢するようにすることも可能である。
さらには、微小連通路の弁室側に逆止弁体を収容する大径部を形成し、この大径部端部をカシメ加工することによって生成されるストッパ片により逆止弁を保持するようにすれば、部品点数を増やすことなく逆止弁体を保持することができる。

本発明によれば、電磁弁が閉じたときに、冷媒を弁室から電磁弁側へ微小量だけ逃がすための微小連通路を適当な小径としたままで冷媒の微小量逃がしを適切に達成できる。そのため加工が容易となり、また冷媒流動音の発生を効果的に抑制することも可能となる。

図１は本発明に係る電磁弁一体型膨張弁の一実施の形態を示す断面図、図２は要部の拡大図である。
全体を符号１で示す電磁弁一体型膨張弁は、ほぼ角柱形状の弁本体１０を有する。弁本体１０の下部の内部には、冷凍サイクルの圧縮機側からの高圧冷媒が供給される図示しない入口冷媒通路を有し、入口冷媒通路は弁本体１０内部に形成された弁室１２に連通される。弁室１２内にはボール状の弁体３０が、支持部材３２を介してスプリング３４で支えられる。

弁室１２の開口部にはナット部材４０が螺合されて、封止される。ナット部材４０をねじ込むことで、スプリング３４は予圧され、所定のスプリング力で支持部材３２を介して弁体３０を支持する。ナット部材４０にシール部材を取り付けて弁室１２のシールを図る。
弁室１２の冷媒は、弁体３０と弁座の間の絞り流路１４を通って減圧膨張され、出口冷媒流路に流出する。出口冷媒流路からの冷媒は、図示しない蒸発器へ送り出される。

蒸発器から戻される冷媒は、弁本体１０の上部内に設けられた通路１８を通り、図示しない圧縮機へ還流される。通路１８内の冷媒温度は、感温棒７０を介して弁本体１０の上部に取り付けられる弁体を駆動させる弁体作動機構となるダイアフラム作動機構であるパワーエレメント５０に伝達される。
パワーエレメント５０は、弁本体１０に対してねじ部５４で取り付けられるハウジング５２を有する。さらに、ハウジング５２に挟み込まれて溶接されているダイアフラム６０を有し、ダイアフラム６０により上部室６２ａと下部室６２ｂが区画される。上部室６２ａには作動流体が封入され、栓体６４が封止される。

ダイアフラム６０は感温棒７０で支持される。感温棒７０は中心に冷媒が導入される通路７２を有する。
感温棒７０の変位は、弁棒８０を介して弁体３０に伝達される。

この膨張弁１は以上のように構成してあるので、蒸発器から流出されて、通路１８を通る冷媒の圧力と温度に応じて設定されるダイアフラム６０の作動位置により、感温棒７０が駆動され、弁体３０と弁座の間の絞り流路１４の間隙が調整される。

そこで、蒸発器の熱負荷が大きいときには、弁体３０と弁座の間の間隙は大きくなり、大量の冷媒が蒸発器に供給され、反対に熱負荷が小さいときには、冷媒の流量は少なくなる。

弁本体１０の側面部には電磁弁１００が取り付けられる。
電磁弁１００は、ケーシング１１０と、ケーシング１１０に連結される取付部材１６０を有し、取付部材１６０は、ねじ部を介して弁本体１０に形成した有底の開口部に取り付けられる。

電磁弁１００は、ケーシング１１０内にコイル１２０を有し、コード１２２を介して給電される。ケーシング１１０の中心部には、シリンダ１２４が配設され、プランジャ１４０が摺動自在に挿入される。シリンダ１２４の外側には、吸引子１３０がビス１３２で固定される。吸引子１３０とプランジャ１４０の間に設けられるスプリング１４２はプランジャ１４０を吸引子１３０から離れる方向に付勢する。
プランジャ１４０の先端には、パイロット弁体１５０が摺動自在に配設される。このパイロット弁体１５０は中心部に弁穴１５２を有する。

かくの如く構成された電磁弁１００においては、電磁弁１００のコイル１２０に通電されると、コイル１２０の磁力により、プランジャ１４０が吸引子１３０側に引き戻される。プランジャ１４０の先端部１４４がパイロット弁体１５０の弁穴１５２から離れると、弁穴１５２が開口し、背圧室２０ａの冷媒が弁穴１５２を通過して導管２４の通路２５に導入され、圧力差が減じられる。これによりパイロット弁体１５０は、導管２４の先端から離れ、電磁弁１００は開弁時となり、背圧室２０ａ内の冷媒は、出口冷媒流路側へ流れる。

弁室１２の冷媒は、弁体３０と弁座の間の絞り流路１４を通りバイパス通路２１を介して電磁弁１００が取付けられる有底穴２０の背圧室２０ａに充填される。

逆に、コイル１２０への通電を遮断し、スプリング１４２のバネ力によりプランジャ１４０の先端部１４４がパイロット弁体１５０の弁穴１５２に着座して、この弁穴１５２を閉じる。すると、弁体３０と弁座の間の絞り流路１４を通り、バイパス通路２１を介して背圧室２０ａに冷媒が導入される。そのため、プランジャ１４０の先端部１４４が弁穴１５２に着座して弁穴１５２を閉じるとともに、パイロット弁体１５０が導管２４の端面に着座し、通路２５を閉じる。これにより、電磁弁１００が閉弁状態に復帰する。

図２、図３は、微小オリフィス２３を介してバイパス通路２１に通ずる微小連通路２２内に配置される逆止弁体の詳細を示す。

逆止弁体２００は、例えばゴム等の軟質材を使用して角柱形状に作られる。そして、この逆止弁体２００を円筒穴状の微小連通路２２内に挿入し、カシメ部Ｋ_１により固定する。微小連通路２２の弁室１２側の開口部は段付穴２２’が形成されており、カシメ部Ｋ_１の加工代が用意される。

そして、この軟質の逆止弁体２００の上面は、微小オリフィス２３を塞ぐ表面積を有する。この逆止弁体２００は、弁室１２側から冷媒の圧力が加えられたときには、その上面が微小オリフィスを閉じて、冷媒の流れを止める逆止弁機能を有する。

図４に示すように、電磁弁に通ずるバイパス通路２１側の冷媒の圧力Ｐ_１が過大となると、軟質の逆止弁体２００が軸方向に圧縮変形し、隙間Ｇ_１を形成する。この変形により微小オリフィス２３は開き、バイパス通路２１側の冷媒は、微小連通路２２と角柱形状の逆止弁体２００との間を通過して、弁室１２側へ逃げ、不具合を防止する。

このように、逆止弁体は、微小オリフィス２３を開閉するための端面を有する柱状であって、かつその端面に作用する圧力で軸方向に伸縮するように形成される。例えば、角柱状のほか、六角形等の多角形柱あるいは、一部に平面を有する円柱とすることができ、微小連通路２２の内壁面との間に軸方向に延びる流路を形成する。

図５は本発明の電磁弁一体型膨張弁の更に他の実施の形態を示す断面図、図６は要部の断面図である。
全体を符号１Ａで示す電磁弁一体型膨張弁は、図１、図２で説明した電磁弁一体型膨張弁に対して、微小連通路２２ａと微小オリフィス２３ａ及び逆止弁体３００の構成が異なるが、その他の部材の構成は同様である。そこで、同様の部材に対しては、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図７は、微小連通路２２ａと微小オリフィス２３ａの構造と微小連通路２２ａ内に配備される逆止弁体３００の構成を示す説明図である。
微小連通路２２ａは、内径寸法Ｄ_１を有する円筒穴で、微小オリフィス２３ａを介してバイパス通路２１に連通される。微小オリフィス２３ａの微小連通路２２ａ側の開口部には、円錐面２３ｂを設けることもできる。

微小連通路２２ａ内に配置される逆止弁体３００は、外径寸法Ｄ_１、長さ寸法Ｈ_２を有する円柱体で構成される。円柱体の材料はゴム部材等が適当であるが、シリコン樹脂等の他の軟質ポリマー材料でもよい。微小連通路２２ａの弁室１２側の開口部は大径の穴２２ｂに形成されている。微小連通路２２ａ内に逆止弁体３００を挿入した後に、カシメ加工Ｋ_１を施して、ストッパ片Ｓ_１を形成し、逆止弁体３００を保持する。この実施の形態にあっては、４個のストッパ片Ｓ_１が設けられるが、このストッパ片Ｓ_１の形状や個数は適宜に選択される。
ストッパ片Ｓ_１が形成された後の微小連通路２２ａの有効長さ寸法はＨ_１となり、この寸法Ｈ_１は逆支弁体３００の長さ寸法Ｈ_２より大きな寸法に設定される。

図７は、弁室１２側の冷媒圧力がパイパス通路２１側の冷媒圧力より高い状態を示す、弁室１２側の圧力Ｐ_２により逆支弁体３００は、微小オリフィス２３ａに向けて押圧され、微小オリフィス２３ａを閉じた閉弁位置となる。逆支弁体３００はゴム材等の軟質材料で作られるので、柔軟性を有し、微小オリフィス２３ａを確実に閉じる。

図８は、弁室１２側の冷媒圧力に比べてバイパス通路２１側の冷媒圧力が高くなった状態を示す。
逆止弁体３００は微小オリフィス２３ａから離れて微小連通路２２ａ内を移動し、ストッパ片Ｓ_１上に落下する。逆止弁体３００の外径寸法Ｄ_２は微小連通路２２ａの内径寸法Ｄ_１より小さな寸法を有するので、その間の間隙Ｇ_１を通り冷媒はバイパス通路２１側から弁室に側へ向けて移動する。冷媒は４個のストッパ片Ｓ_１の間の間隙Ｇ_２を通り、弁室１２へ向かう。

本実施の形態にあっては、逆止弁体３００は、ゴム材料や軟質材料製の円柱体であって、製作も極めて容易である。また、微小連通路２２ａ、微小オリフィス２３ａ、円錐面２３ｂ、大径部２２ｂ等も弁室に側から一方向で加工できる。また、ストッパ片Ｓ_１を形成するカシメ加工Ｋ_１も弁本体１０がアルミ合金等の軟質金属でつくられるので、容易に加工できる。

図９は、本発明の電磁弁一体型膨張弁の更に他の実施の形態を示す断面図、図１０は要部の断面図である。
全体を符号１Ｂで示す電磁弁一体型膨張弁は、図１，図２で説明した電磁弁一体型膨張弁に対して、微小連通路２２ｅと微小オリフィス２３ｅ及び逆止弁体４００の構成が異なるが、その他の部材の構成は同様である。そこで、同様の部材に対しては、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１０は、微小連通路２２ｅと微小オリフィス２３ｅの構造と微小連通路２２ｅ内に配備される逆止弁体４００の構成を示す説明図である。
微小連通路２２ｅは円筒穴で、微小オリフィス２３ｅを介してバイパス通路２１に連通される。
この実施の形態にあっては、円筒穴形状の微小連通路２２ｅの側壁に対して、バイパス通路２１に連通する微小オリフィス２３ｅは開口する。バイパス通路２１と微小オリフィス２３ｅの連結部には、円錐面２３ｆを設けることもできる。

微小連通路２２ｅ内に配置される逆止弁体４００は、微小連通路２２ｅの内径寸法に対応した外径寸法を有する円柱体で構成される。円柱体の材料はゴム部材等が適当であるが、樹脂等の他の軟質ポリマー材料でもよい。微小連通路２２ｅの弁室１２側の開口部は、大径の穴２２ｆに形成されている。微小連通路２２ｅ内に逆止弁体４００を挿入した後に、ピールカシメ加工Ｋ_２を施して、ストッパ片Ｓ_２を形成し、逆止弁体４００を保持する。
この実施の形態にあっては、２個のストッパ片Ｓ_２が設けられるが、このストッパ片Ｓ_２の形状や個数は適宜に選択される。

図１０において、弁室１２側の冷媒圧力Ｐ_２がバイパス通路２１側の冷媒圧力Ｐ_１に対して高い状態にあっては、逆止弁体４００は軸線方向に圧縮力を受ける。この圧縮力を受けて逆止弁体４００は径方向に膨張し、その外周部４００ａは微小オリフィス２３ｅに密着し、微小オリフィス２３ｅを封止する。
バイパス通路２１側の冷媒圧力Ｐ_１が弁室１２側の圧力Ｐ_２よりも高くなると、微小オリフィス２３ｅの冷媒は、逆止弁体４００の外周部４００ａを内側に弾性変形させ、高圧の冷媒を弁室１２側へ逃がす。

図１１は、図９，図１０の実施の形態で説明した電磁弁一体型膨張弁に適用される逆止弁体の変形例を示す。
逆止弁体５００は、ゴムや樹脂等の軟質材料でつくられ、円筒形状を有する袋状の中空部５１０は、弁室１２側に開口する。この逆止弁体５００は、中空部を有することにより弁室側からの圧力を受けて、容易に径方向に膨張し、微小オリフィス２３ｅを封止する。また、径方向の弾力性が向上するので、微小オリフィス２３ｅ側の冷媒圧力により容易に変形し、高圧を弁室側に逃がすことができる。

図１２は本発明に係る電磁弁一体型膨張弁の更に他の実施の形態を示す断面図、図１３は要部の拡大図である。
全体を符号１Ｃで示す電磁弁一体型膨張弁は、図１，図２で説明した電磁弁一体型膨張弁に対して、逆止弁体７００の構成が異なるが、その他の部材の構成は同様である。そこで、同様の部材に対しては、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１３，図１４は、微小オリフィス２３を介してバイパス通路２１に通ずる微小連通路２２内に配備される逆止弁体の詳細を示す。
逆止弁体７００は、例えば樹脂でつくられ、円柱部の本体と、先端のテーパー部７０２を有する。逆止弁体７００はそのテーパー部７０２の部分で微小オリフィス２３を開閉し、逆止弁として機能する。テーパー部７０２の周面にはカットオフされた平坦面７０４が形成され、冷媒の通過空間を形成する。

弁本体１０の弁室１２側には、支持板７２０が挿入され、室２２の開口部に形成されるカシメ加工部Ｋ_１で固定される。支持板７２０は中央に穴７２２を有し、冷媒を通過させる。支持板７２０と室２２の間には、スプリング７１０が装備される。

この逆止弁は、電磁弁一体型膨張弁の電磁弁を閉じたときに、電磁弁に通ずる冷媒通路２１の圧力が弁室１２側の冷媒圧力よりも高いとき、逆止弁体７００が微小オリフィス２３より離れて、圧力差を解消する。圧力差が解消された後は、逆止弁体７００が閉じて微小連通路を備えない通常の膨張弁として機能する。この実施例構造の場合は、逆止弁体７００は硬質材であってもよい。
以上の構成により、大きな圧力差のあるときには微小連通路２２の微小オリフィス２３が逆止弁体７００によって閉じるため、微小連通路２２からの余分な冷媒漏れを防止でき、この余分な冷媒漏れに起因するエネルギー損失を防止することができる。

図１５は、本発明の逆止弁体の他の実施例を示す説明図である。
逆止弁体８００は、四つの平坦面８０４を有する角柱状の本体と、本体の上部に形成される載頭円錐形状のテーパー面８０２とを有する。そして、テーパー面８０２は、微小オリフィス２３の間で逆止弁機構を構成する。逆止弁体８００の底部には半円弧溝８０６が設けられる。

この逆止弁体８００は微小連通路２２内に挿入され、カシメ部Ｋ_１により脱落が防止される。逆止弁体８００は、樹脂製で小型軽量の部材である。
そこで、弁室１２の冷媒圧力が通路２１側の圧力よりも高い状態では、逆止弁体８００は微小オリフィス２３に押圧され、冷媒の通過を防ぐ。
バイパス通路２１側の圧力が高い状態では、微小オリフィス２３を開き、弁室１２側へ冷媒を流す。

本発明の電磁弁一体型膨張弁にあっては、電磁弁が作動（閉弁）しているときに、弁室１２側の冷媒圧力が高い状態となっても微小連通路から漏れる冷媒の量を最小限に限定し、エネルギー損失を防止することができる。

本発明の電磁弁一体型膨張弁の一実施の形態を示す断面図。要部の断面図。本発明の逆止弁体の取付構造の説明図。本発明の作用を示す説明図。本発明の他の実施の形態を示す断面図。図５の要部の断面図。逆止弁体の説明図。逆止弁体説明図。本発明の更に他の実施の形態を示す断面図。図９の要部の断面図。図９，図１０の実施の形態で説明した電磁弁一体型膨張弁に適用される逆止弁体の変形例を示す説明図。本発明の電磁弁一体型膨張弁の更に他の実施の形態を示す断面図。図１２の要部の断面図。逆止弁構造の説明図。逆止弁体の他の実施の形態を示す説明図。

符号の説明

１膨張弁
１０弁本体
１２弁室
１４絞り流路
１６出口冷媒流路
２０有底穴
２０ａ背圧室
２１バイパス通路
２２微小連通路
２３微小オリフィス
２４導管
３０弁体
５０パワーエレメント
６０ダイアフラム
７０感温棒
８０弁棒
１００電磁弁
１２０コイル
１３０吸引子
１４０プランジャ
１５０パイロット弁体
２００逆止弁体

Claims

高圧側冷媒が導入される弁室と該弁室と冷媒の出口流路の間に設けられる絞り流路を有する弁本体と、前記弁室内に配置される弁体を作動させるパワーエレメントと、前記弁室と前記出口流路の間に設けられる冷媒のバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する電磁弁とを含み、
前記弁室と前記バイパス通路とを連通するように設けられる微小オリフィスを有する微小連通路と、該微小連通路に挿入される逆止弁体を備え、前記微小オリフィスは微小連通路の端部に配設され、前記逆止弁体はその端面で前記微小オリフィスを開閉する柱形状を有する電磁弁一体型膨張弁。
前記逆止弁体は、微小通路の内壁面と前記逆止弁体の外壁面との間に軸方向に延びる通路を形成する凹凸を有することを特徴とする請求項１記載の電磁弁一体型膨張弁。
前記逆止弁体は、角柱体又は円柱体を有することを特徴とする請求項１記載の電磁弁一体型膨張弁。
前記逆止弁体はゴム等の軟質材料で形成される請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁弁一体型膨張弁。
前記逆止弁体は、弁室側に開口する袋状の中空部を有する筒状体である請求項４記載の電磁弁一体型膨張弁。
前記微小連通路の前記弁室側の開口部は大径部に形成され、大径部にカシメ加工により形成されるストッパ片により前記逆止弁体は前記微小連通路内に保持される請求項１乃至５のいずれかに記載の電磁弁一体型膨張弁。
前記ストッパ片が形成された前記微小連通路の有効長さ寸法は、前記逆止弁体の長さ寸法より大なる寸法を有する請求項６記載の電磁弁一体型膨張弁。
高圧側冷媒が導入される弁室と該弁室と冷媒の出口流路の間に設けられる絞り流路を有する弁本体と、前記弁室内に配置される弁体を作動させるパワーエレメントと、前記弁室と前記出口流路の間に設けられる冷媒のバイパス通路と、該バイパス通路を開閉する電磁弁とを含み、
前記弁室と前記バイパス通路とを連通するように設けられる微小オリフィスを有する微小連通路と、該微小連通路に挿入される逆止弁体を備え、前記微小オリフィスは微小連通路の端部に配設され、
前記逆止弁体は、スプリングを介して前記微小オリフィスに向けて付勢されている電磁弁一体型膨張弁。
前記逆止弁体は、前記微小オリフィスに当接するテーパー部と該テーパー部に連続する角柱部とを備えている請求項８記載の電磁弁一体型膨張弁。