JP2007513299A

JP2007513299A - 流路制御弁

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Publication number: JP2007513299A
Application number: JP2006541044A
Authority: JP
Inventors: クムスージン
Original assignee: クムスージン
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-27
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2024-11-27
Also published as: US20070267593A1; DE602004028756D1; CN100436905C; JP4469373B2; WO2005052424A1; EP1697669A1; ATE478294T1; KR100596056B1; CN1981151A; EP1697669B1; KR20050051983A; US7451782B2; EP1697669A4

Abstract

本発明は、弁室内部の圧力が一定に維持されるようにし、流体の逆流を防止することができる流路制御弁に関し、別途の逆止弁が設置されなくても、作動流体の逆流が遮断され、これにより、製品の大きさが減少し、作動流体の流路を迅速かつ正確に制御することができる流路制御弁を提供することを目的とする。この目的を達成するための本発明による流路制御弁は、入口部と出口部が流体連通可能に弁室が形成されたハウジングと、前記弁室に移動可能に設けられ、前記入口部と出口部との間の通路を開放または閉鎖するように、開放位置と閉鎖位置との間を移動する開閉部材と、前記弁室の内側に配置され、前記開閉部材を閉鎖位置に偏位させる弾性部材と、前記ハウジングの一方に設けられ、前記開閉部材を電磁的に開閉するソレノイドと、を備え、前記開閉部材の一方には、前記弁室と前記ハウジングの入口部を流体連通する圧力平衡孔が形成され、前記圧力平衡孔から前記弁室の内部に流入した流体を、前記出口部に排出させるバイパス管を有することを特徴とする。

Description

本発明は、流路の開閉を電磁的に断続する流路制御弁に関し、より詳しくは、弁室内部の圧力が一定に維持されるようにし、流体の逆流を防止することができる流路制御弁に関する。

一般に、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、ポンプを含めた流体圧発生装置には、循環する流体の流路を制御するための流路制御弁が用いられている。このような流路制御弁は、空気調和設備または自動化設備等に用いられ、前記流体圧発生装置に応じて自動に作動され、または運転条件に応じて流路の開閉を制御する。

図１と図２は、従来の流路制御弁が用いられたヒートポンプ式空気調和器の冷暖房システム図である。前記ヒートポンプ式空気調和器は、図１に示すように、冷房システムとして使用する際は、中温低圧の作動流体を高温高圧の作動流体に圧縮する圧縮器１０と、前記圧縮器１０で圧縮された高温高圧の作動流体が低温高圧の作動流体に凝縮するように室外空気と熱交換させる室外熱交換器２０と、前記室外熱交換器２０から吐出された低温高圧の作動流体を低温低圧の作動流体に減圧させる第１の膨張弁３０と、前記第１の膨張弁３０で膨張された低温低圧の作動流体が、室内空気と熱交換し、中温低圧の作動流体に相変化する室内熱交換器４０と、を備える。また、前記第１の膨張弁３０と前記室外熱交換器２０との間には、作動流体の逆流を遮断する第１の逆止弁３２が設けられている。

ここで、前記ヒートポンプ式空気調和器は、図２に示すように、作動流体の流路を制御して室内を暖房することができる。このため、前記圧縮器１０の吐出側には、作動流体の流路を可変させるための四方弁５０が設けられている。また、前記圧縮器１０により高温高圧に圧縮された作動流体は、前記四方弁５０により流路が可変され逆循環される。このように逆循環される高温高圧の作動流体は、室内熱交換器４０で熱交換され、低温高圧の作動流体となる。また、前記第１の膨張弁３０は、暖房時に閉じられ、低温高圧の作動流体は、前記第１の膨張弁３０と並列連結された第２の逆止弁３７を通過する。前記第２の逆止弁３７を通過した作動流体は、第２の膨張弁３５を通過しながら低温低圧の作動流体となる。前記第２の膨張弁３５を通過した作動流体は、室外熱交換器２０で熱交換され、中温低圧に変換された後、前記四方弁５０を経て圧縮器１０に回送される。また、前記第１の膨張弁３０と第１の逆止弁３２との間には、作動流体の温度を低くするための補助凝縮器２５が設けられている。このため、前記流路には、前記補助凝縮器２５に作動流体が供給されるように分岐管が形成され、前記分岐管の後端には、作動流体の循環を制御する第１のソレノイドバルブ２６が設けられる。また、前記第２の逆止弁３７と補助凝縮器２５との間には、作動流体の正循環の際に、作動流体の流入を断続する第２のソレノイドバルブ２７が設けられ、前記第２のソレノイドバルブ２７の後端には、作動流体の逆流を防止するための第３の逆止弁２８が設けられている。

また、図３は、従来のヒートポンプ式空気調和器の一部に対する変形例の構成を示す図である。従来の空気調和システムは、図３に示すように、圧縮器１０で圧縮された冷媒蒸気を単一導管３１ａに吐出させ、前記単一導管３１ａに並列導管４１、４２を連結し、前記並列導管４１、４２に作動流体を凝縮させる方式により、空冷式熱交換器４５または水冷式熱交換器４６に分離して設置する。この際、前記空冷式熱交換器４５では、冷媒のような作動流体が大気により凝縮するとき、その凝縮熱により空気を加熱して対流暖房用等に用い、前記水冷式熱交換器４６では、作動流体が水により凝縮するとき、その凝縮熱により温水を生成し、複数の暖房または給湯用等に用いられる。次に、選択的に分岐された作動流体は、さらに、単一導管３１ｂに供給され、循環サイクルをなすようになる。

また、前記空冷式熱交換器４５または水冷式熱交換器４６を選択的に作動させるときは、前記空冷式熱交換器４５と水冷式熱交換器４６の入口にそれぞれソレノイドバルブ４３を選択的に制御開閉し、並列導管４１、４２に作動流体を選択的に供給する。ここで、前記ソレノイドバルブ４３は、空冷式熱交換器４５または水冷式熱交換器４６に設置されたセンサの感知値に応じて、開閉が調節されるように構成されるので、作動流体の逆流の際、前記センサが誤作動を引き起こし、流路の選択的開閉が不完全となり、前記ソレノイドバルブ４３の作動の信頼性が低下する。

図４は、従来のヒートポンプ式空気調和器に用いられるソレノイドバルブを示す断面図であって、前記ソレノイドバルブ２６、２７、４３は、入口部５４と出口部５６が流体連通可能な弁室５２が形成されたハウジング５１と、前記弁室５２に移動可能に設けられ、前記入口部５４と出口部５６との間の通路を開放または閉鎖するように、開放位置と閉鎖位置との間を移動する開閉部材５８と、前記弁室５２の内側に配置され、前記開閉部材５８を閉鎖位置に偏位させる弾性部材５９と、前記ハウジング５１の一方に設けられ、前記開閉部材５８を電磁的に開閉するソレノイド６０と、を備える。前記ソレノイドバルブは、電源が供給されるとき、前記ソレノイド６０の励磁力により、前記開閉部材５８が開放位置に移動し、前記ソレノイド６０の励磁力が除去されるとき、前記弾性部材５９の復帰力により、前記開閉部材５８が閉鎖位置に移動する。

しかしながら、従来、ソレノイドバルブ２６、２７、４３の閉鎖時、逆方向に作用する作動流体の圧力が大きくなると、前記ソレノイドバルブの開閉部材５８が開放されることがある。これを防止するためには、従来、ソレノイドバルブ２６、２７、４３の後方に逆止弁２８、４４を設置し、作動流体の逆流を防止する。したがって、従来は、作動流体の逆流を防止するために、ソレノイドバルブの後端に逆止弁をさらに設置しなければならないため、構造的に複雑となる。特に、多数のソレノイドバルブと逆止弁が用いられる空気調和システムは、その構造が複雑であるだけでなく、部品数の増加により、費用が増加するしかないという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、別途の逆止弁が設置されなくても、作動流体の逆流が遮断され、これにより、製品の大きさが減少し、作動流体の流路を迅速かつ正確に制御することができる流路制御弁を提供することを目的とする。

また、複数の流路を設け、それぞれの流路を選択的に制御することができる流路制御弁を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による流路制御弁は、入口部と出口部が流体連通可能に弁室が形成されたハウジングと、前記弁室に移動可能に設けられ、前記入口部と出口部との間の通路を開放または閉鎖するように、開放位置と閉鎖位置との間を移動する開閉部材と、前記弁室の内側に配置され、前記開閉部材を閉鎖位置に偏位させる弾性部材と、前記ハウジングの一方に設けられ、前記開閉部材を電磁的に開閉するソレノイドと、を備え、前記開閉部材の一方には、前記弁室と前記ハウジングの入口部を流体連通する圧力平衡孔が形成され、前記圧力平衡孔から前記弁室の内部に流入した流体を、前記出口部に排出させるバイパス管を有することを特徴とする。

また、前記ハウジングの出口部と弁室の吐出部との間には、補助弁室が形成され、前記補助弁室に移動可能に設けられ、前記補助弁室を開放または閉鎖させる開放位置と閉鎖位置との間を移動する補助開閉部材と、前記補助弁室の内側に配置され、前記補助開閉部材を閉鎖位置に偏位させる補助弾性部材と、前記補助開閉部材の一方に形成され、前記補助弁室と前記ハウジングの出口部を流体連通する補助圧力平衡孔と、を備えることを特徴とする。

本発明の流路制御弁によれば、別途の逆止弁が設置されなくても、作動流体の逆流が防止されるので、構造が簡単であり、設置空間を減らすことができる。また、前記流路制御弁は、作動流体の圧力により弁の開閉が行われるので、作動が迅速かつ正確であり、製品の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。

本発明による流路制御弁１１０は、図５乃至図７に示すように、入口部１１４と出口部１１６が流体連通可能な弁室１１２が形成されたハウジング１１１と、前記弁室１１２に移動可能に設けられ、前記入口部１１４と出口部１１６との間の通路を開放または閉鎖するように、開放位置と閉鎖位置との間を移動する開閉部材１１７と、前記弁室１１２の内側に配置され、前記開閉部材１１７を閉鎖位置に偏位させる弾性部材１１９と、前記ハウジング１１１の一方に設けられ、前記開閉部材１１７を電磁的に開閉するソレノイド１２０と、を備え、前記開閉部材１１７の一方には、前記弁室１１２の内部の圧力が一定の圧力に維持されるように、前記弁室１１２と入口部１１４を流体連通させる圧力平衡孔１１８が形成される。ここで、前記弁室１１２は、前記ソレノイド１２０が固定された固定蓋板１１３により塞がれる。また、前記固定蓋板１１３には、通孔１２３と連通し、前記ソレノイド１２０と連結される電磁弁連結部材１２１が設けられている。ここで、通孔１２３は、前記電磁弁連結部材１２１の中心に形成されている。前記固定蓋板１１３と開閉部材１１７との間には、前記開閉部材１１７が閉鎖位置に移動する場合、前記弁室１１２と前記通孔１２３との間を密閉させるパッキング材１１３ａが設けられる。

また、前記電磁弁連結部材１２１の一方には、前記圧力平衡孔１１８から前記弁室１１２の内部に流入した流体を、前記出口部１１６に排出させるバイパス管１３０が連結される。前記ソレノイド１２０は、前記電磁弁連結部材１２１の内側に滑走可能な浮具１２２と、前記浮具１２２を弾発させるばね１２４とを有する。

前記入口部１１４には、作動流体が流入可能に空気調和器の配管と連結される入口側導管連結部１１４ａが設けられ、前記出口部１１６には、前記流路制御弁１１０を通った作動流体が吐出される出口側導管連結部１１６ａが設けられている。前記入口部１１４と出口部１１６との間の通路には、前記開閉部材１１７に接触する弁座１１１ａが突出される。ここで、前記開閉部材１１７は、前記入口部１１４と出口部１１６との間の通路を遮蔽するディスク１２６からなり、前記ディスク１２６の下部には、前記入口部１１４と出口部１１６との間の通路を遮蔽するとき、隙間が生じないように、前記弁座１１１ａと密着するパッキング材１２７が付着されている。前記パッキング材１２７は、ゴム部材からなっている。また、前記パッキング材１２７は、テフロン（登録商標）のような密封力に優れた材質からなってもよい。

また、前記開閉部材１１７と弁室１１２との間には、気密を保持するためのシール材１１５が含まれている。また、前記ディスク１２６の中心部には、案内棒１２８が突設され、前記ハウジング１１１の内側には、前記案内棒１２８が挿設され、往復動可能な案内孔１２８ａが設けられている。

以下、このように構成された本発明による流路制御弁の作用について説明する。先ず、流路制御弁１１０の作動のために、空気調和器の配管に前記流路制御弁１１０が設けられる。このため、前記空気調和器の配管に、前記流路制御弁１１０の入口側導管連結部１１４ａと出口側導管連結部１１６ａを連結し、作動流体を供給する。次に、図６に示すように、前記ソレノイド１２０に電源が供給されると、磁力により、電磁弁連結部材１２１に位置された浮具１２２がばね１２４の弾性力に打ち勝って開放位置に移動され、前記開閉部材１１７が弁座１１１ａから離隔する。この際、前記弁室１１２内の作動流体は、前記電磁弁連結部材１２１の一方に連結されたバイパス管１３０から出口部１１６に排出される。また、前記開閉部材１１７が開放位置に位置すると、前記開閉部材１１７と固定蓋板１１３との間がパッキング材１１３ａで塞がれる。上述したように、前記開閉部材１１７が開放位置に移動すると、前記入口部１１４の作動流体が出口部１１６に供給される。

また、図７に示すように、前記ソレノイド１２０に供給される電源が遮断されると、前記ばね１２４により前記浮具１２２が弾発され、前記弁室１１２内の作動流体が流出しないように、前記バイパス管１３０を遮断する。この際、前記浮具１２２の移動により、バイパス管１３０が塞がれて、作動流体の流出が遮断され、前記開閉部材１１７に形成された圧力平衡孔１１８から、前記ハウジング１１１の内部の作動流体が、前記弁室１１２に流入し、前記弁室１１２とハウジング１１１の内部の圧力が平衡状態に維持される。また、前記弾性部材１１９の反発力により、前記開閉部材１１７が閉鎖位置に移動され、前記入口部１１４と出口部１１６との間の通路を遮蔽する。さらに、前記出口側導管連結部１１６ａの作動流体の圧力が入口側導管連結部１１４ａの圧力よりも高い場合、作動流体が逆循環するようになるが、前記弁室１１２の内部に流入した作動流体の圧力により、前記開閉部材１１７の移動が制限されるので、逆流が遮断される。

上述した流路制御弁１１０の場合、作動流体の逆流の際、圧力が前記弾性部材１１９の弾性力を超過し、前記作動流体が圧縮性である場合、作動流体が逆流する場合があり得る。このような場合、出口部１１６から逆流した作動流体の一部は、前記圧力平衡孔１１８に流入し、所定時間の経過後、前記弁室１１２とハウジング１１１の内部の圧力をさらに平衡状態に維持させ、前記弾性部材１１９により、前記開閉部材１１７が閉鎖位置に移動され、逆流を防止するようになる。

また、図８は、このように高圧の作動流体により発生する逆流をより効率的に防止するための、本発明の他の実施の形態による流路制御弁を示す断面図であって、流路制御弁２１０は、ハウジング１１１の出口部１１６と弁室１１２の吐出部との間に流体連通する補助弁室２１２がさらに設けられている。また、前記補助弁室２１２には、前記補助弁室２１２を開放または閉鎖させる開放位置と閉鎖位置との間を移動する補助開閉部材２１７が移動可能に設けられる。前記補助開閉部材２１７は、前記ハウジング１１１の吐出部と前記弁室１１２の出口部１１６との間の通路を遮蔽する補助ディスク２２６からなり、前記補助ディスク２２６には、前記ハウジング１１１の出口部１１６と弁室１１２の吐出部との間の隙間が密閉されるように、補助パッキング材２２７が設けられている。また、前記補助弁室２１２の内側には、前記補助開閉部材２１７を閉鎖位置に偏位させる補助弾性部材２１９が配置される。また、前記補助開閉部材２１７の一方には、前記補助弁室２１２と前記ハウジング１１１の出口部１１６を流体連通する補助圧力平衡孔２１８が形成されている。

このように構成された流路制御弁において、前記補助開閉部材２１７は、作動流体の正循環の際、作動流体の圧力により、前記補助開閉部材２１７が開放位置に移動され、作動流体が連通される。

これに対して、作動流体の逆循環の際、前記補助開閉部材２１７は、図９に示すように、前記ハウジング１１１の出口部１１６から流入した作動流体が、前記補助圧力平衡孔２１８から前記補助弁室２１２の内部に流入する。以降、前記補助弁室２１２の内部に流入した作動流体の圧力と、前記出口部１１６の圧力が一定になると、前記補助開閉部材２１７が、補助弾性部材２１９の弾性力により閉鎖位置に移動される。

上述した実施の形態による流路制御弁は、単一導管に連結されるように構成される。したがって、上述した流路制御弁が並列からなる導管に設けられる場合、複数個が設置される。このように本発明の他の実施の形態による流路制御弁は、並列からなる導管に設置可能に、複数の出口部を有して形成され、その出口部から吐出される作動流体を選択的に制御することができるように構成される。ここで、図１０は、本発明のまた他の実施の形態による２つの弁室を有する流路制御弁の断面図であり、図１１は、本発明のまた他の実施の形態による２つの弁室を有する流路制御弁のシステム図であって、以下、これを参照して説明する。ここで、流路制御弁３１０は、図１０と図１１に示すように、中心を区画して、１つの入口部３１４から供給された作動流体が２つの出口部３１６に流体連通可能に２つの弁室３１２が形成されたハウジング３１１が設けられる。

上述した２つの弁室３１２を有する流路制御弁３１０は、１つの導管から流入した作動流体が２つの熱交換器３４２、３４６のいずれか一つの熱交換器に選択的に供給されるように流路を制御する。このように、２つの弁室３１２を有する流路制御弁３１０が用いられる場合、１つの弁室を有する流路制御弁が用いられる場合に比べて、配管の長さが低減され、別途の分岐管が用いられないので、施工が容易になるという長所がある。

前記２つの弁室３１２を有する流路制御弁３１０は、連結された２つの熱交換器３４２、３４６を選択的に作動させるために、それぞれの弁室３１２に設けられたソレノイド３２０のいずれか一方のソレノイドに電源を供給し、他方のソレノイドには、電源の供給を遮断してもよい。

図１２は、本発明のまた他の実施の形態による流路制御弁を示す側面図であり、流路制御弁４１０は、中心を区画して、１つの入口部４１４から供給された作動流体が２つの出口部４１６に流体連通可能に２つの弁室４１２が形成されたハウジング４１１が設けられる。また、前記流路制御弁４１０の一端には、作動流体の逆流を防止するように、それぞれの弁室４１２に補助弁室４５２が設けられる。前記補助弁室４５２には、補助開閉部材４５７がそれぞれ移動可能に設けられる。ここで、前記補助開閉部材４５７は、前記弁室４１２の吐出部と前記ハウジング４１１の出口部４１６との間の通路を遮蔽する補助ディスク４６６からなり、前記補助ディスク４６６には、前記弁室４１２の吐出部と前記ハウジング４１１の出口部４１６との間の隙間が密閉されるように補助パッキング材４６７が設けられている。また、前記補助弁室４５２の内側には、前記補助開閉部材４５７を閉鎖位置に偏位させる補助弾性部材４５９が弾設されている。また、前記補助開閉部材４５７の一方には、前記補助弁室４５２とハウジング４１１の出口部４１６を流体連通する補助圧力平衡孔４５８が形成されている。

以上、本発明による流路制御弁について、例示された図面を参照して説明したが、本発明は、上述した実施の形態及び図面により限定されず、特許請求の範囲内で、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によって、様々な修正及び変形が可能なことはいうまでもない。

図１は、従来の流路制御弁が用いられたヒートポンプ式空気調和器の冷房システム図である。図２は、従来の流路制御弁が用いられたヒートポンプ式空気調和器の暖房システム図である。図３は、従来のヒートポンプ式空気調和器の変形例を示す構成図である。図４は、従来のソレノイドバルブを示す断面図である。図５は、本発明による流路制御弁を示す断面図である。図６は、本発明による流路制御弁の作動流体が正循環される作動状態図である。図７は、本発明による流路制御弁の作動流体が逆循環される作動状態図である。図８は、本発明の他の実施の形態による流路制御弁の作動流体が正循環される作動状態図である。図９は、本発明の他の実施の形態による流路制御弁の作動流体が逆循環される作動状態図である。図１０は、本発明のまた他の実施の形態による２つの弁室を有する流路制御弁を示す断面図である。図１１は、本発明のさらに他の実施の形態による２つの弁室を有する流路制御弁のシステム図である。図１２は、本発明のさらに他の実施の形態による２つの弁室を有する流路制御弁の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１１０流量制御弁
１１１ハウジング
１１２弁室
１１４入口部
１１６出口部
１１７開閉部材
１１８圧力平衡孔
１１９弾性部材
１２０ソレノイド
１３０バイパス管

Claims

入口部と出口部が流体連通可能に弁室が形成されたハウジングと、
前記弁室に移動可能に設けられ、前記入口部と出口部との間の通路を開放または閉鎖するように、開放位置と閉鎖位置との間を移動する開閉部材と、
前記弁室の内側に配置され、前記開閉部材を閉鎖位置に偏位させる弾性部材と、
前記ハウジングの一方に設けられ、前記開閉部材を電磁的に開閉するソレノイドと、を備え、
前記開閉部材の一方には、前記弁室と前記ハウジングの入口部を流体連通する圧力平衡孔が形成され、
前記圧力平衡孔から前記弁室の内部に流入した流体を、前記出口部に排出させるバイパス管を有することを特徴とする流路制御弁。
前記ハウジングの出口部と弁室の吐出部との間には、補助弁室が形成され、前記補助弁室に移動可能に設けられ、前記補助弁室を開放または閉鎖させる開放位置と閉鎖位置との間を移動する補助開閉部材と、前記補助弁室の内側に配置され、前記補助開閉部材を閉鎖位置に偏位させる補助弾性部材と、前記補助開閉部材の一方に形成され、前記補助弁室と前記ハウジングの出口部を流体連通する補助圧力平衡孔と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の流路制御弁。