JP2007292336A - Valve device for ammonia refrigerant refrigerating cycle device, and ammonia refrigerant refrigerating cycle device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of erosive phenomenon by utilizing advantages of a metallic valve housing, in a valve device for an ammonia refrigerant refrigerating cycle device. <P>SOLUTION: The valve housing 11 is composed of a metallic material, and parts exposed to an area where the variation of a flow speed on a flow line of refrigerant flow inside of a valve device becomes more than an erosion generation value, for example, surfaces of a valve seat member 18 and a valve element 30 are composed of a non-electrically conductive material. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、アンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置およびアンモニア冷媒冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus valve device and an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus.

アンモニア冷媒を用いた冷凍サイクル装置では、冷媒回路に組み込まれる膨張弁等の弁装置の弁ハウジングや弁体がステンレス鋼等の導電性の金属材料により構成されていると、電気化学的腐食による壊喰現象が生じることが知られている。   In a refrigeration cycle device using ammonia refrigerant, if the valve housing or valve body of a valve device such as an expansion valve incorporated in the refrigerant circuit is made of a conductive metal material such as stainless steel, it will break down due to electrochemical corrosion. It is known that the erosion phenomenon occurs.

この対策として、弁ハウジングや弁体をプラスチックスやセラミックス等の非導電性材料で構成したり、弁体や弁座部の表面を蒸着等によってセラミックス被覆することが、すでに提案されている(例えば、特許文献1)。
特開2003−307370号公報
As countermeasures, it has already been proposed that the valve housing or the valve body is made of a non-conductive material such as plastics or ceramics, or the surface of the valve body or the valve seat is coated with ceramics by vapor deposition or the like (for example, Patent Document 1).
JP 2003-307370 A

冷凍サイクル装置に用いられる弁装置の弁ハウジングは、機械的強度、他の部品との接続性、組み付け性や、取付性、配管性等の種々の観点から、汎用の弁装置と同様に金属製であることが好ましい。しかし、壊喰防止のために、弁ハウジング全体がプラスチックスやセラミックス等の非導電性材料で構成されると、それらのことが阻害され、実用性、量産性に欠けるものになる。   The valve housing of the valve device used in the refrigeration cycle device is made of metal in the same manner as a general-purpose valve device from various viewpoints such as mechanical strength, connectivity with other parts, assembly properties, mounting properties, and piping properties. It is preferable that However, if the entire valve housing is made of a non-conductive material such as plastics or ceramics in order to prevent erosion, they will be hindered and lack practicality and mass productivity.

この発明が解決しようとする課題は、アンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置において、金属製の弁ハウジングを使用し、上述の考察結果を踏まえて流速差腐食による壊喰現象が生じる虞れがある部位は、電池作用を生じることがない非導電性材料で構成し、金属材料と非導電性材料とを適切に使い分けすることにより、金属製弁ハウジングの長所を活かして壊喰現象の発生を回避することである。   A problem to be solved by the present invention is that a valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus uses a metal valve housing, and there is a possibility that a erosion phenomenon due to flow rate differential corrosion may occur based on the above consideration Is made of non-conductive material that does not cause battery action, and properly uses metal material and non-conductive material to avoid the occurrence of erosion phenomenon by taking advantage of metal valve housing That is.

本発明をするに至る過程で、本発明者らは、アンモニア冷媒冷凍サイクル装置における弁装置の壊喰現象の発生原因について詳細に探究したところ、壊喰現象は、冷凍機油の種類によって多少左右されるものの、基本的には、弁装置内部において冷媒流に曝される全部位でなく、冷媒流の流線上の流速変化が大きい部位の境界相(金属表面)に集中的に生じ、冷媒流速が速くても、流速変化が少ない部位の境界相には生じないことを究明した。この壊喰現象は、低流量側がアノード、高流量側がカソードとなる電気化学的な局部電池作用による流速差腐食であると考えられる。   In the course of reaching the present invention, the present inventors investigated in detail the cause of the erosion phenomenon of the valve device in the ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus, and the erosion phenomenon is somewhat affected by the type of refrigerating machine oil. However, basically, not all the parts exposed to the refrigerant flow inside the valve device, but concentrated on the boundary phase (metal surface) of the part where the flow velocity change on the stream line of the refrigerant flow is large, It was clarified that even if it is fast, it does not occur in the boundary phase of the region where the flow rate change is small. This erosion phenomenon is considered to be flow rate difference corrosion due to electrochemical local cell action in which the low flow rate side is the anode and the high flow rate side is the cathode.

弁装置内部の冷媒流における流線上の流速変化については、弁ポート(絞り部)に対して流入側と流出側を詳細に考察する必要がある。流入側は、絞り部へ向かう速度上昇域(加速域)である。液冷媒においては、短い距離で、この速度変化が生じることから、加速度としては、非常に高い値を示すことになる。流出側は、絞り部からの膨張流域である。一般的に、液冷媒が膨張し、二層流化する相変化を伴うことから加速域が長く、高い加速度を示す領域も絞り部から下流側に長い。その後、定速流への減速域となるが、減速度は緩やかである。   Regarding the flow velocity change on the streamline in the refrigerant flow inside the valve device, it is necessary to consider in detail the inflow side and the outflow side with respect to the valve port (throttle portion). The inflow side is a speed increase region (acceleration region) toward the throttle part. In the liquid refrigerant, this speed change occurs at a short distance, so that the acceleration shows a very high value. The outflow side is an expansion flow area from the throttle portion. In general, since the liquid refrigerant expands and involves a phase change that forms a two-layer flow, the acceleration region is long, and the region showing high acceleration is also long from the throttle portion to the downstream side. After that, it becomes a deceleration region to a constant velocity flow, but the deceleration is moderate.

以上の点を踏まえてなされたのが本発明であって、請求項1記載の発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置は、弁ハウジング内に弁座部と弁体を有し、アンモニア冷媒を使用する冷凍サイクル装置で用いる弁装置において、前記弁ハウジングが金属材料により構成され、前記弁装置の内部において冷媒流の流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる領域に曝される部位の表面が非導電性材料により構成されている。   The present invention has been made in view of the above points, and the valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to the first aspect of the present invention has a valve seat portion and a valve body in a valve housing, In the valve device used in the refrigeration cycle device to be used, the valve housing is made of a metal material, and the portion of the valve device exposed to a region where the flow velocity change on the stream line of the refrigerant flow is greater than or equal to the erosion occurrence value is inside The surface is made of a nonconductive material.

請求項2記載の発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置は、前記弁装置の内部に配置される、前記弁座部を有する弁座部材と前記弁体との表面が非導電性材料により構成されている。   A valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle device according to a second aspect of the present invention is configured such that the surfaces of the valve seat member having the valve seat portion and the valve body, which are arranged inside the valve device, are made of a non-conductive material. Has been.

請求項3記載の発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置は、更に、前記弁装置の内部の金属表面に向かう、流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる冷媒流の向きを、前記金属表面から反れた方向に偏向させる流体流線偏向形状部が、前記弁座部或いは前記弁体に形成されている。   The valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle device according to the invention of claim 3 further includes the direction of the refrigerant flow toward the metal surface inside the valve device, wherein the flow velocity change on the streamline is greater than or equal to the erosion occurrence value. A fluid streamline deflecting shape part for deflecting in a direction deviating from the metal surface is formed in the valve seat part or the valve body.

請求項4記載の発明によアンモニア冷媒冷凍サイクル装置は、アンモニア冷媒を使用する冷凍サイクル装置であって、上述の発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を冷媒回路中に有する。   An ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to a fourth aspect of the present invention is a refrigeration cycle apparatus that uses ammonia refrigerant, and has a valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to the above-described invention in a refrigerant circuit.

この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置によれば、弁ハウジングが金属材料により構成され、弁装置の内部において冷媒流の流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる領域に曝される部位の表面は非導電性材料により構成されているから、金属製の弁ハウジングの長所を活かしつつ、局部電池作用による流速差腐食による壊喰現象の発生が防止される。   According to the valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle device according to the present invention, the valve housing is made of a metal material, and is exposed to a region where the flow velocity change on the stream line of the refrigerant flow is greater than or equal to the erosion occurrence value inside the valve device. Since the surface of the part is made of a non-conductive material, the occurrence of erosion due to flow rate differential corrosion due to local battery action is prevented while utilizing the advantages of a metal valve housing.

図1は、この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を電動弁(電動式膨張弁)に適用した一つの実施形態を示している。   FIG. 1 shows one embodiment in which the valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to the present invention is applied to an electric valve (electric expansion valve).

電動弁は、ステンレス鋼製のカップ形状の弁ハウジング11を有する。弁ハウジング11の上部開口縁部には樹脂製の弁支持ガイド部材12にインサート成形された取付金具13が溶接されている。これにより、弁支持ガイド部材12が弁ハウジング11に固定装着され、弁ハウジング11は弁支持ガイド部材12と共働して円筒空間状の弁室14を画定している。   The motorized valve has a cup-shaped valve housing 11 made of stainless steel. A fitting 13 formed by insert molding on a resin valve support guide member 12 is welded to an upper opening edge of the valve housing 11. As a result, the valve support guide member 12 is fixedly attached to the valve housing 11, and the valve housing 11 cooperates with the valve support guide member 12 to define a cylindrical space-like valve chamber 14.

弁ハウジング11の側部にはステンレス鋼製の横継手15が、弁ハウジング11の底部にはステンレス鋼製の下継手16が各々溶接、ろう付け等によって固定装着されている。   A stainless steel side joint 15 is fixed to the side of the valve housing 11, and a stainless steel lower joint 16 is fixed to the bottom of the valve housing 11 by welding, brazing, or the like.

弁ハウジング11の底部中央には、下継手16に直接連通する弁ポート17を形成された弁座部材18が固定金具19、弁座受け部材20によって固定装着されている。弁座部材18は、非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンサルフィド)樹脂等のプラスチックスにより構成され、インサート成形によってステンレス鋼製の固定金具19を一体に有する。弁座受け部材20は、ステンレス鋼製で、弁ハウジング11の下継手挿入孔21に圧入後ロウ付け固定されている。   In the center of the bottom of the valve housing 11, a valve seat member 18 having a valve port 17 that communicates directly with the lower joint 16 is fixedly mounted by a fixing bracket 19 and a valve seat receiving member 20. The valve seat member 18 is made of plastics such as PPS (polyphenylene sulfide) resin which is a non-conductive material, and integrally includes a stainless steel fixing bracket 19 by insert molding. The valve seat receiving member 20 is made of stainless steel, and is fixed by brazing after press-fitting into the lower joint insertion hole 21 of the valve housing 11.

弁座部材18は、固定金具19をもって弁座受け部材20との間にOリング22を挟んで、弁座受け部材20にかしめ部23によってかしめ結合されている。固定金具19は、樹脂製の弁座部材18の金属製の弁座受け部材20に対してかしめ結合するために設けられており、弁座部に生じる差圧に対する強度を確保する。弁座部材18は、ストレート孔による弁ポート17より下継手16の側に末広がりのテーパ孔24を有する。   The valve seat member 18 is caulked and joined to the valve seat receiving member 20 by a caulking portion 23 with an O-ring 22 interposed between the valve seat member 18 and the valve seat receiving member 20. The fixing bracket 19 is provided for caulking and coupling to the metal valve seat receiving member 20 of the resin valve seat member 18 and ensures the strength against the differential pressure generated in the valve seat portion. The valve seat member 18 has a tapered hole 24 that spreads toward the lower joint 16 from the valve port 17 by a straight hole.

弁支持ガイド部材12には弁室14へ向けて開口したガイド孔25が形成されている。ガイド孔25には円筒状の弁ホルダ26が軸線方向(図1にて上下方向)に摺動可能に嵌合している。弁ホルダ26は、弁体30のステム部31を弁ホルダ26の下端に固定装着されたスリーブ状の弁受け部材27によって抜け止めした状態で吊り下げ支持している。   A guide hole 25 that opens toward the valve chamber 14 is formed in the valve support guide member 12. A cylindrical valve holder 26 is fitted in the guide hole 25 so as to be slidable in the axial direction (vertical direction in FIG. 1). The valve holder 26 suspends and supports the stem portion 31 of the valve body 30 in a state in which the stem portion 31 is prevented from being detached by a sleeve-like valve receiving member 27 fixedly attached to the lower end of the valve holder 26.

弁体30は、弁ホルダ26より吊り下げ支持され、弁受け部材27より下方に突出した部分にニードル部(計量部)32を有する。ニードル部32は、弁ポート17内に進入し、弁体30の軸線方向(上下方向)位置に応じて流量制御を行う。   The valve body 30 is supported by being suspended from the valve holder 26 and has a needle portion (measuring portion) 32 at a portion protruding downward from the valve receiving member 27. The needle portion 32 enters the valve port 17 and performs flow rate control according to the axial direction (vertical direction) position of the valve body 30.

弁ホルダ26、弁受け部材27はステンレス鋼によって構成されているのに対し、弁体30は、ステム部31、ニードル部32のすべてを非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンサルフィド)樹脂等のプラスチックスにより構成されている。   Whereas the valve holder 26 and the valve receiving member 27 are made of stainless steel, the valve body 30 has a stem portion 31 and a needle portion 32 that are all made of a non-conductive material such as PPS (polyphenylene sulfide) resin. It is made of plastics.

弁支持ガイド部材12は上部に雌ねじ孔28をガイド孔25と同心に有する。雌ねじ孔28には後述するステッピングモータ50のロータ軸51に形成された雄ねじ部52がねじ係合している。   The valve support guide member 12 has a female screw hole 28 concentrically with the guide hole 25 in the upper part. A male screw portion 52 formed on a rotor shaft 51 of a stepping motor 50 described later is screwed into the female screw hole 28.

ロータ軸51は、下端に弁ホルダ26内に位置するフランジ部53を有し、ワッシャ29を介して弁ホルダ26を相対回転可能な状態で吊り下げ支持している。弁ホルダ26内のフランジ部53の側にはばねリテーナ41が設けられており、ばねリテーナ41と弁体30のステム部31との間に圧縮コイルばね42が挟まれている。ロータ軸51は、雄ねじ部52と雌ねじ孔28とのねじ係合により、回転しながら軸線方向移動し、この軸線方向移動が、弁ホルダ26および弁体30に伝達される。これにより、弁体30の軸線方向(上下方向)位置が決まる。   The rotor shaft 51 has a flange portion 53 located in the valve holder 26 at the lower end, and supports the valve holder 26 in a suspended state through a washer 29 in a relatively rotatable state. A spring retainer 41 is provided on the flange portion 53 side in the valve holder 26, and a compression coil spring 42 is sandwiched between the spring retainer 41 and the stem portion 31 of the valve body 30. The rotor shaft 51 moves in the axial direction while rotating due to the screw engagement between the male screw portion 52 and the female screw hole 28, and this axial movement is transmitted to the valve holder 26 and the valve body 30. Thereby, the axial direction (vertical direction) position of the valve body 30 is determined.

弁ハウジング11の上部にはステッピングモータ50が取り付けられている。ステッピングモータ50は、弁ハウジング11に溶接等によって気密に固定装着されたステンレス鋼製のロータケース54と、ロータケース54内に自身の中心軸線周りに回転可能に配置されたロータ55と、ロータケース54の外周部に固定装着されたステータコイルユニット(図示せず)とを有する。   A stepping motor 50 is attached to the upper portion of the valve housing 11. The stepping motor 50 includes a stainless steel rotor case 54 that is airtightly fixed and attached to the valve housing 11 by welding or the like, a rotor 55 that is disposed in the rotor case 54 so as to be rotatable about its own central axis, and a rotor case. And a stator coil unit (not shown) fixedly mounted on the outer peripheral portion of 54.

ロータ55は、外周部を多極着磁され、ボス部57に設けられたブッシュ58によってロータ軸51と固定連結されている。   The rotor 55 has a multipolar magnetized outer periphery and is fixedly connected to the rotor shaft 51 by a bush 58 provided on the boss portion 57.

また、ロータケース54内には、ロータ55の回転を制限するストッパ機構59が構成されている。ストッパ機構59はロータケース54内の天井部に固定されたスリーブ部材60と、スリーブ部材60の外周部に取り付けられた螺旋ガイド61と、螺旋ガイド61に係合した可動ストッパ62とを有し、可動ストッパ62がロータ55に形成された突起片63によって蹴り回されることにより、ロータ55の回転に伴って螺旋ガイド61に案内されて旋回しつつ上下移動し、スリーブ部材60の下端のストッパ部64あるいはスリーブ部材60の基端のストッパ部65に当接することにより、弁開方向、あるいは弁閉方向のロータ55の回転を制限する。   A stopper mechanism 59 that limits the rotation of the rotor 55 is formed in the rotor case 54. The stopper mechanism 59 includes a sleeve member 60 fixed to the ceiling portion in the rotor case 54, a spiral guide 61 attached to the outer peripheral portion of the sleeve member 60, and a movable stopper 62 engaged with the spiral guide 61. When the movable stopper 62 is kicked around by the protruding piece 63 formed on the rotor 55, the movable stopper 62 is guided by the spiral guide 61 along with the rotation of the rotor 55 and moves up and down while rotating, and the stopper portion at the lower end of the sleeve member 60. 64 or by contacting the stopper 65 at the base end of the sleeve member 60, the rotation of the rotor 55 in the valve opening direction or the valve closing direction is limited.

なお、スリーブ部材60内には軸受スリーブ66が取り付けられており、軸受スリーブ66はロータ軸51の上部延長軸部67を回転可能に且つ軸線方向に移動可能に支持している。   A bearing sleeve 66 is attached in the sleeve member 60, and the bearing sleeve 66 supports the upper extension shaft portion 67 of the rotor shaft 51 so as to be rotatable and movable in the axial direction.

横継手15から弁室14、弁ポート17を経て下継手16へ冷媒が流れる場合には、図2に示されているように、流入側の加速冷媒流線Aa、Abと、流出側の加速冷媒流線Bができ、これら流線上の流速変化は壊喰発生値以上になる。   When the refrigerant flows from the horizontal joint 15 to the lower joint 16 via the valve chamber 14 and the valve port 17, as shown in FIG. 2, the inflow-side acceleration refrigerant flow lines Aa and Ab and the outflow-side acceleration are performed. Refrigerant streamlines B are created, and the flow velocity change on these streamlines is greater than or equal to the erosion occurrence value.

下継手16から弁ポート17、弁室14を経て横継手15へ冷媒が流れる場合には、図3に示されているように、流入側の加速冷媒流線Cと、流出側の加速冷媒流線Da、Dbができ、これら流線上の流速変化は壊喰発生値以上になる。   When the refrigerant flows from the lower joint 16 to the horizontal joint 15 via the valve port 17 and the valve chamber 14, as shown in FIG. 3, the inflow-side accelerated refrigerant flow line C and the outflow-side accelerated refrigerant flow Lines Da and Db are formed, and the flow velocity change on these streamlines is greater than the erosion occurrence value.

実験的研究では、流速変化が0.1m/sec未満であれば、壊喰現象が生じることがなく、流速変化が0.1m/sec以上で壊喰現象が見られることから、ここで云う壊喰発生値は、0.1m/sec程度である。   In experimental research, if the flow velocity change is less than 0.1 m / sec, no erosion phenomenon occurs, and the erosion phenomenon is observed when the flow velocity change is 0.1 m / sec or more. The biting value is about 0.1 m / sec.

図2,3に示されている流入側の加速冷媒流線Aa、流出側の加速冷媒流線Daは、弁体30のニードル部32の外周面に沿って流れる冷媒流によるものであり、流入側の加速冷媒流線Ab、流出側の加速冷媒流線Dbは、弁座部材18の上面に沿って流れる冷媒流によるものであり、ニードル部32や弁座部材18が金属によってできていて導電性を有すれば、ニードル部32の外周面や弁座部材18の上面に、局部電池作用による流速差腐食(壊喰現象)が生じることになるが、弁体30、弁座部材18は非導電性のプラスチックスにより構成されているから、これらの部分が局部電池になることがなく、壊喰現象が生じることがない。   2 and 3, the inflow-side acceleration refrigerant flow line Aa and the outflow-side acceleration refrigerant flow line Da are caused by the refrigerant flow flowing along the outer peripheral surface of the needle portion 32 of the valve body 30. The acceleration refrigerant flow line Ab on the side and the acceleration refrigerant flow line Db on the outflow side are due to the refrigerant flow flowing along the upper surface of the valve seat member 18, and the needle portion 32 and the valve seat member 18 are made of metal and are conductive. If there is a property, flow velocity differential corrosion (erosion phenomenon) due to local battery action occurs on the outer peripheral surface of the needle portion 32 and the upper surface of the valve seat member 18, but the valve body 30 and the valve seat member 18 are not. Since they are made of conductive plastics, these parts do not become local batteries, and erosion does not occur.

また、流出側の加速冷媒流線B、流入側の加速冷媒流線Cは、弁座部材18の弁ポート17およびテーパ孔24の内周面に沿って流れる冷媒流によるものであり、弁座部材18が金属によってできていて導電性を有すれば、弁ポート17およびテーパ孔24の内周面に、局部電池作用による流速差腐食(壊喰現象)が生じることになるが、弁座部材18は非導電性のプラスチックスにより構成されているから、これらの部分が局部電池になることがなく、壊喰現象が生じることがない。   Further, the accelerating refrigerant flow line B on the outflow side and the accelerating refrigerant flow line C on the inflow side are due to the refrigerant flow flowing along the inner peripheral surface of the valve port 17 and the taper hole 24 of the valve seat member 18. If the member 18 is made of metal and has conductivity, the flow rate corrosion (erosion phenomenon) due to the local battery action occurs on the inner peripheral surfaces of the valve port 17 and the tapered hole 24. However, the valve seat member Since 18 is made of non-conductive plastics, these portions do not become local batteries, and erosion does not occur.

弁体30のニードル部32の基部には、下向き端面による流体流線偏向形状部33が弁受け部材27の表面より距離La(図2参照)だけ離れた位置に設けられている。流体流線偏向形状部33は、流入側の加速冷媒流線Aa、流出側の加速冷媒流線Daが、弁受け部材27の表面に当たらないように、それら冷媒流線を偏向させる。   At the base of the needle portion 32 of the valve body 30, a fluid streamline deflection shape portion 33 with a downward end surface is provided at a position separated from the surface of the valve receiving member 27 by a distance La (see FIG. 2). The fluid streamline deflection shape portion 33 deflects the refrigerant streamlines so that the inflow-side accelerated refrigerant streamline Aa and the outflow-side accelerated refrigerant streamline Da do not hit the surface of the valve receiving member 27.

これにより、ステンレス鋼製の弁受け部材27の表面に、冷媒流線上の流速変化が壊喰発生値以上の冷媒流が当たらないようになり、弁受け部材27の表面に流速差腐食(壊喰現象)が生じることが回避される。   As a result, the surface of the valve receiving member 27 made of stainless steel is prevented from receiving a refrigerant flow whose flow velocity change on the refrigerant flow line is greater than or equal to the erosion occurrence value. Phenomenon) is avoided.

また、弁座部材18の上面外周部には、頂点がかしめ部23の頂点より高い位置に位置する環状凸形状の流体流線偏向形状部34が形成されている。流体流線偏向形状部34は、流入側の加速冷媒流線Ab、流出側の加速冷媒流線Dbが、かしめ部23の表面に当たらないように、それら冷媒流線を偏向させる。   In addition, an annular convex fluid streamline deflecting shape portion 34 is formed on the outer peripheral portion of the upper surface of the valve seat member 18 so that the vertex is higher than the vertex of the caulking portion 23. The fluid streamline deflection shape portion 34 deflects the refrigerant streamlines so that the inflow-side acceleration refrigerant streamline Ab and the outflow-side acceleration refrigerant streamline Db do not hit the surface of the caulking portion 23.

これにより、ステンレス製の鋼かしめ部23の表面に、冷媒流線上の流速変化が壊喰発生値以上の冷媒流が当たらないようになり、かしめ部23の表面に流速差腐食(壊喰現象)が生じることが回避される。   As a result, the surface of the stainless steel caulking portion 23 is prevented from being subjected to a refrigerant flow whose flow velocity change on the refrigerant flow line is greater than or equal to the erosion occurrence value, and the flow velocity difference corrosion (erosion phenomenon) is applied to the surface of the caulking portion 23. Is avoided.

上述したように、弁ハウジング11が金属材料により構成され、弁装置内部において冷媒流の流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる領域に曝される部位、この実施形態では、弁座部材18、弁体30が非導電性材料により構成されているから、金属製の弁ハウジング11の長所を活かして流速差腐食による壊喰現象の発生が防止される。また、流体流線偏向形状部33、34の作用により、弁座部材18の周辺部に存在するかしめ部23や弁体30の周辺部に存在する弁受け部材27、つまり、金属表面に、冷媒流線上の流速変化が壊喰発生値以上の冷媒流が当たらないようになり、これらの部分の壊喰現象の発生も防止される。   As described above, the valve housing 11 is made of a metal material, and the part exposed to the region where the flow velocity change on the stream line of the refrigerant flow is greater than or equal to the erosion occurrence value inside the valve device, in this embodiment, the valve seat member 18. Since the valve body 30 is made of a non-conductive material, the erosion phenomenon due to the flow velocity differential corrosion is prevented by utilizing the advantages of the metal valve housing 11. Further, due to the action of the fluid flow line deflection shape portions 33 and 34, the caulking portion 23 existing in the peripheral portion of the valve seat member 18 and the valve receiving member 27 existing in the peripheral portion of the valve body 30, i.e., the refrigerant on the metal surface. The change in the flow velocity on the stream line is prevented from hitting the refrigerant flow exceeding the erosion generation value, and the occurrence of the erosion phenomenon in these portions is also prevented.

図4は、この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を温度式膨張弁に適用した一つの実施形態を示している。   FIG. 4 shows one embodiment in which the valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to the present invention is applied to a temperature type expansion valve.

温度式膨張弁は、ステンレス鋼により構成された弁ハウジング111を有する。弁ハウジング111には、弁室112、入口ポート113、出口ポート114が形成されている。   The thermal expansion valve has a valve housing 111 made of stainless steel. In the valve housing 111, a valve chamber 112, an inlet port 113, and an outlet port 114 are formed.

弁ハウジング111には、図5に示されているように、弁室112の天井部に対応する部位に、入口ポート113に直接連通する弁ポート115を形成された弁座部材116がかしめ部117によってかしめ結合されている。弁座部材116は、非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンサルフィド)樹脂等のプラスチックスにより構成されている。   As shown in FIG. 5, the valve housing 111 includes a valve seat member 116 in which a valve port 115 that directly communicates with the inlet port 113 is formed in a portion corresponding to the ceiling portion of the valve chamber 112. It is joined by caulking. The valve seat member 116 is made of a plastic such as PPS (polyphenylene sulfide) resin which is a non-conductive material.

弁室112には弁体118が配置されている。弁体118は、ニードル部(計量部)119とフランジ部120とリテーナ係合部121とを有し、全体を非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンサルフィド)樹脂等のプラスチックスにより構成されている。ニードル部119は、弁ポート115内に進入し、弁体118の軸線方向(上下方向)位置に応じて流量制御を行う。   A valve body 118 is disposed in the valve chamber 112. The valve body 118 has a needle part (measuring part) 119, a flange part 120, and a retainer engaging part 121, and is entirely composed of a plastic such as PPS (polyphenylene sulfide) resin which is a non-conductive material. Yes. The needle portion 119 enters the valve port 115 and performs flow rate control according to the axial direction (vertical direction) position of the valve body 118.

図4に示されているように、弁ハウジング111の下部には金属製のボトムキャップ122が気密にねじ止めされている。ボトムキャップ122には調整スピンドル123がねじ係合している。調整スピンドル123の先端(上端)は弁室112内にあり、この調整スピンドル123の先端と弁体118のリテーナ係合部121に係合している金属製のばねリテーナ124との間に圧縮コイルばね125が挟まれている。圧縮コイルばね125は、弁体118を上方、つまり、弁閉方向に付勢している。   As shown in FIG. 4, a metal bottom cap 122 is airtightly screwed to the lower portion of the valve housing 111. An adjustment spindle 123 is threadedly engaged with the bottom cap 122. The tip (upper end) of the adjustment spindle 123 is in the valve chamber 112, and a compression coil is provided between the tip of the adjustment spindle 123 and the metal spring retainer 124 engaged with the retainer engaging portion 121 of the valve body 118. A spring 125 is sandwiched. The compression coil spring 125 biases the valve body 118 upward, that is, in the valve closing direction.

調整スピンドル123は、パッキング126、座金127、皿ばね128、パッキン押え129によってボトムキャップ122に気密に回り止めされている。また、ボトムキャップ122の下部には調整スピンドル123の下方突出部を覆蓋するシールキャップ130が取り付けられている。   The adjustment spindle 123 is hermetically prevented from rotating around the bottom cap 122 by a packing 126, a washer 127, a disc spring 128, and a packing presser 129. In addition, a seal cap 130 that covers the downward projecting portion of the adjustment spindle 123 is attached to the bottom of the bottom cap 122.

弁ハウジング111の上部には感温ダイヤフラム装置131が取り付けられている。感温ダイヤフラム装置131はダイヤフラム132によって区切られたダイヤフラム室133、134を有する。ダイヤフラム室133は、キャピラリチューブ135によって感温筒136と連通接続され、感温筒136による感知温度に応じて内圧を変化する。ダイヤフラム室134に連結棒137を通される連通孔138によって弁室112に連通し、弁室112の圧力を及ぼされる。ダイヤフラム132は、ダイヤフラム室133と134の圧力差に応じて変位し、この変位は、当金139、連結棒137によって弁体118に伝達される。   A temperature sensitive diaphragm device 131 is attached to the upper portion of the valve housing 111. The temperature-sensitive diaphragm device 131 has diaphragm chambers 133 and 134 separated by a diaphragm 132. Diaphragm chamber 133 is connected in communication with temperature sensing tube 136 by capillary tube 135, and changes the internal pressure in accordance with the temperature sensed by temperature sensing tube 136. A communication hole 138 through which the connecting rod 137 is passed through the diaphragm chamber 134 communicates with the valve chamber 112 to exert a pressure in the valve chamber 112. The diaphragm 132 is displaced according to the pressure difference between the diaphragm chambers 133 and 134, and this displacement is transmitted to the valve body 118 by the metal 139 and the connecting rod 137.

これにより、弁体118は、感温筒136による感知温度に応じて変位するダイヤフラム132による弁開方向の力と圧縮コイルばね125による弁閉力との平衡関係により図4で見て上下方向に移動し、弁ポート115の開閉ならびに実効開口面積を増減する。   As a result, the valve body 118 moves vertically as viewed in FIG. 4 due to the balanced relationship between the force in the valve opening direction due to the diaphragm 132 that is displaced according to the temperature sensed by the temperature sensing cylinder 136 and the valve closing force due to the compression coil spring 125. Move to open / close the valve port 115 and increase / decrease the effective opening area.

入口ポート113から弁ポート115、弁室112を経て出口ポート114へ冷媒が流れる場合には、図5に示されているように、流入側の加速冷媒流線Eと、流出側の加速冷媒流線Fa、Fbができ、これら流線上の流速変化は壊喰発生値以上になる。   When the refrigerant flows from the inlet port 113 to the outlet port 114 through the valve port 115 and the valve chamber 112, as shown in FIG. 5, the inflow-side accelerated refrigerant flow line E and the outflow-side accelerated refrigerant flow Lines Fa and Fb are formed, and the flow velocity change on these streamlines is greater than the erosion occurrence value.

流入側の加速冷媒流線Eは、弁座部材116の弁ポート115の内周面に沿って流れる冷媒流によるものであり、弁座部材116が金属によってできていて導電性を有すれば、弁ポート115の内周面に、局部電池作用による流速差腐食(壊喰現象)が生じることになるが、弁座部材116は非導電性のプラスチックスにより構成されているから、この部分が局部電池になることがなく、壊喰現象が生じることがない。   The inflow-side accelerated refrigerant flow line E is due to the refrigerant flow flowing along the inner peripheral surface of the valve port 115 of the valve seat member 116, and if the valve seat member 116 is made of metal and has conductivity, Although the difference in flow velocity corrosion (erosion phenomenon) due to the local battery action occurs on the inner peripheral surface of the valve port 115, the valve seat member 116 is made of non-conductive plastics, so this portion is localized. There is no battery, and no erosion occurs.

流出側の加速冷媒流線Faは、弁体118のニードル部119の外周面に沿って流れる冷媒流によるものであり、流出側の加速冷媒流線Fbは、弁座部材116の下面に沿って流れる冷媒流によるものであり、ニードル部119や弁座部材116が金属によってできていて導電性を有すれば、ニードル部119の外周面や弁座部材116の下面に、局部電池作用による流速差腐食(壊喰現象)が生じることになるが、弁体118、弁座部材116は非導電性のプラスチックスにより構成されているから、これらの部分が局部電池になることがなく、壊喰現象が生じることがない。   The outflow-side accelerated refrigerant flow line Fa is due to the refrigerant flow flowing along the outer peripheral surface of the needle portion 119 of the valve body 118, and the outflow-side accelerated refrigerant flow line Fb is along the lower surface of the valve seat member 116. If the needle part 119 and the valve seat member 116 are made of metal and have conductivity, the flow rate difference due to the local battery action is generated on the outer peripheral surface of the needle part 119 and the lower surface of the valve seat member 116. Although corrosion (erosion phenomenon) occurs, since the valve body 118 and the valve seat member 116 are made of non-conductive plastics, these portions do not become local batteries, and the erosion phenomenon. Will not occur.

弁座部材116の下端は、かしめ部117の先端より距離Lbだけ離れた位置に設けられている。これにより、流出側の加速冷媒流線Fbがかしめ部117に当たらないようになり、かしめ部117の表面に流速差腐食(壊喰現象)が生じることが回避される。   The lower end of the valve seat member 116 is provided at a position separated from the tip of the caulking portion 117 by a distance Lb. As a result, the accelerating refrigerant flow line Fb on the outflow side does not hit the caulking portion 117, and the occurrence of flow rate differential corrosion (erosion phenomenon) on the surface of the caulking portion 117 is avoided.

連結棒137の下端は、連通孔138より弁室112に突出して弁体118のフランジ部120に当接しており、弁室112内に露出する連結棒137部分の外周面には、流出側の加速冷媒流線Fa、Fbが当たるが、弁室112内に露出する連結棒137部分の外周は樹脂コーティングによる非導電皮膜140によって被覆されている。これにより、連結棒137の表面に流速差腐食(壊喰現象)が生じることが回避される。   The lower end of the connecting rod 137 protrudes from the communication hole 138 into the valve chamber 112 and abuts on the flange portion 120 of the valve body 118. The outer peripheral surface of the connecting rod 137 exposed in the valve chamber 112 has an outlet side. The outer periphery of the connecting rod 137 exposed in the valve chamber 112 is covered with a non-conductive film 140 made of a resin coating. Thereby, it is avoided that the flow velocity differential corrosion (erosion phenomenon) occurs on the surface of the connecting rod 137.

なお、弁座部材18、116、弁体30、118を構成する非導電性材料としては、PPS以外に、PE(ポリエチレン)、PA(ポリアミド)、PTFT(ポリ四フッ化エチレン)、PF(フェノール樹脂)、CPE(塩素化ポリエーテル)、キシレン樹脂等の合成樹脂、天然ゴム、NBR(ニトリルブタジエンゴム)等の硬質ゴム材料、ジルコニア、アルミナ、ステアタイト等によるセラミックスが挙げられる。   In addition to PPS, PE (polyethylene), PA (polyamide), PTFT (polytetrafluoroethylene), PF (phenol) are used as non-conductive materials for the valve seat members 18 and 116 and the valve bodies 30 and 118. Resin), CPE (chlorinated polyether), synthetic resin such as xylene resin, natural rubber, hard rubber material such as NBR (nitrile butadiene rubber), ceramics such as zirconia, alumina, steatite and the like.

また、弁座部材18、116、弁体30、118は、表面だけが非導電性材料によって構成されていもよく、陽極酸化処理、物理蒸着(PVD)、化学蒸着(CVD)、溶射、塗布等によって弁座部材18、116、弁体30、118の表面が非導電性皮膜により被覆されていもよい。   Further, only the surfaces of the valve seat members 18 and 116 and the valve bodies 30 and 118 may be made of a non-conductive material, such as anodizing treatment, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), thermal spraying, coating, etc. Thus, the surfaces of the valve seat members 18 and 116 and the valve bodies 30 and 118 may be covered with a non-conductive film.

また、この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置は、電動弁(電動式膨張弁)や温度式膨張弁に限られることはなく、逆止弁、電磁弁等、アンモニア冷媒冷凍サイクル装置で使用される各種の弁装置に適用することができる。   The valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus according to the present invention is not limited to an electric valve (electric expansion valve) or a temperature expansion valve, and is used in an ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus such as a check valve or an electromagnetic valve. It can be applied to various valve devices.

次に、この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を、図6を参照して説明する。   Next, one embodiment of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

この実施形態による冷凍サイクル装置は、圧縮機201と、凝縮器(室外熱交換器)202と、膨張弁203と、蒸発器(室内熱交換器)204と、これらをループ接続する冷媒通路205〜208とを有する。   The refrigeration cycle apparatus according to this embodiment includes a compressor 201, a condenser (outdoor heat exchanger) 202, an expansion valve 203, an evaporator (indoor heat exchanger) 204, and refrigerant passages 205 to 205 that connect these in a loop. 208.

この冷凍サイクル装置では、アンモニア冷媒が用いられ、空気調和装置(冷房)や冷凍・冷蔵庫等を構成する。   In this refrigeration cycle apparatus, ammonia refrigerant is used to constitute an air conditioner (cooling), a refrigeration / refrigerator, or the like.

膨張弁203としては、上述したこの発明による電動式膨張弁あるいは温度式膨張弁が用いられる。   As the expansion valve 203, the above-described electric expansion valve or temperature expansion valve according to the present invention is used.

なお、上述したこの発明による電動式膨張弁あるいは温度式膨張弁が適用される冷凍サイクル装置は、図6に示されているような冷凍サイクル装置に限られることはなく、膨張弁を接続した熱交換器を複数有するマルチ式の冷凍サイクル装置にも適用可能である。   The refrigeration cycle apparatus to which the above-described electric expansion valve or temperature expansion valve according to the present invention is applied is not limited to the refrigeration cycle apparatus as shown in FIG. The present invention can also be applied to a multi-type refrigeration cycle apparatus having a plurality of exchangers.

この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を電動弁(電動式膨張弁)に適用した一つの実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment which applied the valve apparatus for ammonia refrigerant | coolant refrigerating-cycle apparatuses by this invention to the motor operated valve (electric expansion valve). 一つの実施形態の電動弁の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the important section of the motor operated valve of one embodiment. 一つの実施形態の電動弁の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the important section of the motor operated valve of one embodiment. この発明によるアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を温度式膨張弁に適用した一つの実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment which applied the valve apparatus for ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatuses by this invention to the temperature type expansion valve. 一つの実施形態の温度式膨張弁の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the important section of the temperature type expansion valve of one embodiment. この発明による冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure showing one embodiment of the refrigerating cycle device by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 弁ハウジング
12 弁支持ガイド部材
13 取付金具
14 弁室
15 横継手
16 下継手
17 弁ポート
18 弁座部材
19 固定金具
20 弁座受け部材
21 下継手挿入孔
22 Oリング
23 かしめ部
24 テーパ孔
25 ガイド孔
26 弁ホルダ
27 弁受け部材
28 雌ねじ孔
29 ワッシャ
30 弁体
31 ステム部
32 ニードル部
33、34 流体流線偏向形状部
41 ばねリテーナ
42 圧縮コイルばね
50 ステッピングモータ
51 ロータ軸
52 雄ねじ部
53 フランジ部
54 ロータケース
55 ロータ
57 ボス部
58 ブッシュ
59 ストッパ機構
60 スリーブ部材
61 螺旋ガイド
62 可動ストッパ
63 突起片
64、65 ストッパ部
66 軸受スリーブ
67 上部延長軸部
111 弁ハウジング
112 弁室
113 入口ポート
114 出口ポート
115 弁ポート
116 弁座部材
117 かしめ部
118 弁体
119 ニードル部
120 フランジ部
121 リテーナ係合部
122 ボトムキャップ
123 調整スピンドル
124 ばねリテーナ
125 圧縮コイルばね
126 パッキング
127 座金
128 皿ばね
129 パッキン押え
130 シールキャップ
131 感温ダイヤフラム装置
132 ダイヤフラム
133、134 ダイヤフラム室
135 キャピラリチューブ
136 感温筒
137 連結棒
138 連通孔
139 当金
140 非導電皮膜
201 圧縮機
202 凝縮器
203 膨張弁
204 蒸発器
205〜208 冷媒通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Valve housing 12 Valve support guide member 13 Mounting bracket 14 Valve chamber 15 Horizontal joint 16 Lower joint 17 Valve port 18 Valve seat member 19 Fixing bracket 20 Valve seat receiving member 21 Lower joint insertion hole 22 O-ring 23 Caulking part 24 Taper hole 25 Guide hole 26 Valve holder 27 Valve receiving member 28 Female screw hole 29 Washer 30 Valve body 31 Stem portion 32 Needle portion 33, 34 Fluid streamline deflection shape portion 41 Spring retainer 42 Compression coil spring 50 Stepping motor 51 Rotor shaft 52 Male screw portion 53 Flange Part 54 rotor case 55 rotor 57 boss part 58 bush 59 stopper mechanism 60 sleeve member 61 spiral guide 62 movable stopper 63 projection piece 64, 65 stopper part 66 bearing sleeve 67 upper extension shaft part 111 valve housing 112 valve chamber 113 inlet 114 Exit port 115 Valve port 116 Valve seat member 117 Caulking part 118 Valve body 119 Needle part 120 Flange part 121 Retainer engaging part 122 Bottom cap 123 Adjustment spindle 124 Spring retainer 125 Compression coil spring 126 Packing 127 Washer 128 Disc spring 129 Packing presser 130 Seal cap 131 Temperature sensitive diaphragm device 132 Diaphragm 133, 134 Diaphragm chamber 135 Capillary tube 136 Temperature sensitive tube 137 Connecting rod 138 Communication hole 139 Gold 140 Non-conductive film 201 Compressor 202 Condenser 203 Expansion valve 204 Evaporator 205 ~ 208 Refrigerant passage

Claims (4)

弁ハウジング内に弁座部と弁体を有し、アンモニア冷媒を使用する冷凍サイクル装置で用いる弁装置において、
前記弁ハウジングが金属材料により構成され、前記弁装置の内部において冷媒流の流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる領域に曝される部位の表面が非導電性材料により構成されていることを特徴とするアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置。
In a valve device used in a refrigeration cycle device having a valve seat and a valve body in a valve housing and using ammonia refrigerant,
The valve housing is made of a metal material, and the surface of a portion exposed to a region where the flow velocity change on the flow line of the refrigerant flow is greater than or equal to the erosion occurrence value inside the valve device is made of a non-conductive material. A valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle device.
前記弁装置の内部に配置される、前記弁座部を有する弁座部材と前記弁体との表面が非導電性材料により構成されていることを特徴とする請求項1記載のアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置。   2. The ammonia refrigerant refrigeration cycle according to claim 1, wherein surfaces of the valve seat member having the valve seat portion and the valve body, which are disposed inside the valve device, are made of a non-conductive material. Valve device for equipment. 前記弁装置の内部の金属表面に向かう、流線上の流速変化が壊喰発生値以上になる冷媒流の向きを、前記金属表面から反れた方向に偏向させる流体流線偏向形状部が、前記弁座部或いは前記弁体に形成されている請求項1又は2に記載のアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置。   A fluid streamline deflection shape part for deflecting the direction of the refrigerant flow toward the metal surface inside the valve device, in which the flow velocity change on the streamline is greater than or equal to the erosion occurrence value, is deflected in a direction away from the metal surface. The valve device for an ammonia refrigerant refrigeration cycle device according to claim 1 or 2, wherein the valve device is formed on a seat portion or the valve body. アンモニア冷媒を使用する冷凍サイクル装置であって、請求項1〜3の何れか1項記載のアンモニア冷媒冷凍サイクル装置用弁装置を冷媒回路中に有するアンモニア冷媒冷凍サイクル装置。   An ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus using the ammonia refrigerant refrigeration cycle apparatus valve apparatus according to any one of claims 1 to 3 in a refrigerant circuit.
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