JP2009236147A - 圧力制御弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】弁本体の小型化が可能で、製造コストが低く、圧力制御特性等の調整も容易な圧力制御弁を提供する。
【解決手段】内部に弁室２ａを有する弁本体２と、弁室内に設けられる弁座２ｄと、弁座に接離する弁体３と、弁体を弁座方向に付勢する皿ばね１１とで構成され、弁室内の圧力によって弁体を弁座から離間させる方向に作用する力が皿ばねの弾性力を超えた場合に、弁体が弁座から離間する圧力制御弁１。皿ばねを用いることにより、弁本体の内部の弁体の移動方向の寸法を小さく抑え、弁本体を小型化することができる。汎用部品としての皿ばねを用いることができるため、製造コストを低く抑えることができる。皿ばねは、ばね剛性が高いため、高圧冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに好適である。皿ばねを複数枚積層することができ、複数枚の皿ばねを並列に積層してもよく、直列に積層してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧力制御弁に関し、特に、冷凍、空調関係に使用される冷媒サイクルなどに用いられる圧力制御弁に関する。
従来、上記冷凍サイクルなどにおいて、冷媒の圧力を制御するため、圧力制御弁が使用されている。例えば、圧縮機、放熱器、圧力制御弁（膨張弁）、蒸発器等により構成した密閉回路に冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルが車両用空調装置等に用いられる。
上記蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられる圧力制御弁の一例として、特許文献１には、内部熱交換器から弁口を介して蒸発器に至る冷媒流路を有するボディと、この冷媒流路内に設けられる弁座と、ボディ内に収納されて弁座と接離する弁体と、弁体の一端に固定されるダイアフラムと、ダイアフラムの上方に密閉空間を形成する蓋体及び下側支持部と、弁体の他端に設けられるばね取付部と、ばね取付部と弁座との間に介装されるばねなどを備える圧力制御弁が記載されている。
上記構成を有する圧力制御弁において、弁体の閉弁力は、弁体の一端に固定されたダイアフラムの上方に形成された密閉空間内の内圧と、弁座と弁体のばね取付部の間に介装されたばねによって得られ、弁体の開弁力は、内部熱交換器からの冷媒の圧力によって得られる。そして、この閉弁力と開弁力のバランスによって閉弁／開弁状態が切り替えられる。
特開２００７−１３９２０９号公報
しかし、特許文献１に記載の圧力制御弁においては、弁体に対する閉弁力を密閉空間の内圧と、弁座と弁体のばね取付部の間に介装されたばねとの２つから得るため、弁体の上方及び下方に、密閉空間用及びばね取付用のスペースが必要となり、弁が大型化するとともに、製造コストが上昇するという問題があった。
また、弁体に対する閉弁力を、弁体を弁座方向へ付勢するコイルばねのみによって得る圧力制御弁も存在するが、そのような圧力制御弁についても、コイルばねの取付スペースが必要となり、弁の大型化が避けられないという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、弁本体の小型化が可能で、製造コストが低く、圧力制御特性等の調整も容易に行うことのできる圧力制御弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、圧力制御弁であって、内部に弁室を有する弁本体と、該弁室内に設けられる弁座と、該弁座に接離する弁体と、該弁体を前記弁座方向に付勢する皿ばねとで構成され、前記弁室内の圧力によって前記弁体を前記弁座から離間させる方向に作用する力が前記皿ばねの弾性力を超えた場合に、前記弁体が前記弁座から離間することを特徴とする。
そして、本発明によれば、弁体を弁座方向に付勢するにあたって皿ばねを用いているため、弁本体の弁体の移動方向の寸法を小さく抑え、弁本体を小型化することができる。また、汎用部品としての皿ばねを用いることができるため、弁の製造コストを低く抑えることができる。さらに、皿ばねは、ばね剛性が高いため、高圧冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルなどに好適に用いることができる。
上記圧力制御弁において、前記皿ばねを複数枚積層することができる。
また、上記圧力制御弁において、前記複数枚の皿ばねを並列に積層することができる。これにより、弁体のストロークを小さく抑えながら、作動圧力の高い圧力調整弁を提供することができる。
さらに、上記圧力制御弁において、前記複数枚の皿ばねを直列に積層することができる。これにより、作動圧力を略々一定に保ちながら、ストロークの大きい圧力調整弁を提供することができる。
以上のように、本発明によれば、弁本体の小型化が可能で、製造コストが低く、圧力制御特性等の調整も容易に行うことのできる圧力制御弁を提供することができる。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる圧力制御弁の第１の実施形態を示し、この圧力制御弁１は、大別して、内部に弁室２ａを有する弁本体２と、弁室２ａ内の弁座２ｄに接離する弁体３と、弁本体２の上面にＯリング４を介して載置される環状の受け部材５と、この受け部材５により下面を支持され、弁体３と押圧部材８との間に介装されるダイアフラム６と、押圧部材８の上方に配置され、押圧部材８を下方に付勢する複数枚（３枚）の皿ばね１１と、皿ばね１１の押圧部材８への弾性力を調整する調整ねじ１２等で構成される。ダイアフラム６は、溶接等の固定手段７を介して弁体３及び受け部材５により固定される。
弁本体２は、上部において蓋体９と螺合し、蓋体９は、ダイアフラム６を環状の受け部材５との間に挟持する。弁室２ａの底部には、流路２ｃに連通可能な弁座２ｄが形成される。弁体３は、円錐状の下端部が弁座２ｄに接離し、これにより弁座２ｄの開口を開閉する。
ダイアフラム６は、金属等からなる弾性体で形成され、弁室２ａの流体圧力が上昇すると、弾性変形して弁体３が上方に移動可能に構成される。
ダイアフラム６に当接する押圧部材８と、皿ばね１１と、調整ねじ１２は、蓋体９内に収容される。押圧部材８は、下面でダイアフラム６に当接し、上部の突設部に皿ばね１１が装着される。
皿ばね１１は、押圧部材８の上部に３枚直列に積層される。最も上に位置する皿ばね１１は、調整ねじ１２に当接し、皿ばね１１の付勢力が押圧部材８を介してダイアフラム６に伝達される。
調整ねじ１２は、皿ばね１１の付勢力を調整するために備えられ、蓋体９の上部と螺合する。調整ねじ１２を蓋体９に対して相対移動させることで、皿ばね１１の付勢力を調整することができる。
次に、上記構成を有する圧力制御弁１の動作について、図１を参照しながら説明する。
図１は、圧力制御弁１が閉じている状態を示し、この状態では、弁体３が弁座２ｄに接しているため、流路２ｂから流路２ｃへ流体は流れない。
弁室２ａ内の流体圧力が上昇し、弁室２ａ内の流体の圧力とダイアフラム６の面積の積とで算出される上方への押圧力Ｆ１が皿ばね１１の弾性力（押圧部材８を介してダイアフラム６を下方に押す力）Ｆ２よりも大きくなると、図２に示すように、弁体３が上方に移動し、弁体３の下端部と弁座２ｄとが離間する。これにより、流路２ｂから弁室２ａを介して流路２ｃへ流体が流れ、圧力制御弁１は開状態となる。
次に、本発明にかかる圧力制御弁の第２の実施形態について、図３を参照しながら説明する。
この圧力制御弁２１は、図１に示した圧力制御弁１の弁本体２と受け部材５とを一体に形成した弁本体２２を有するように構成される。この構成により、ダイアフラム６を弁本体２２に溶接等によって固定する必要がないため、圧力制御弁の部品点数と、圧力制御弁の製造に要する工数を削減することができる。尚、この圧力制御弁２１の動作については、上記圧力制御弁１と同様であるため、説明を割愛する。
次に、本発明にかかる圧力制御弁の第３の実施形態について、図４を参照しながら説明する。
この圧力制御弁３１は、図３に示した圧力制御弁２１のダイアフラム６と、蓋体９と、弁本体２２とに代えて、有底円筒状に形成されたダイアフラム３２と、このダイアフラム３２を挟持する蓋体３３及び弁本体３４とを備え、Ｏリング４を弁本体３４の側面に配置した。これにより、図３の圧力制御弁２１と同様に、ダイアフラム３２を弁本体３４に溶接等で固定する必要がないため、部品点数と工数を削減することができるとともに、ダイアフラム３２を有底円筒状に形成したことで気密性も向上させることができる。尚、この圧力制御弁３１の動作については、上記圧力制御弁１と同様であるため、説明を割愛する。
次に、本発明にかかる圧力制御弁の第４の実施形態について、図５を参照しながら説明する。
この圧力制御弁４１は、図３に示した圧力制御弁２１の構成に加え、弁体３をダイアフラム６側へ付勢するコイルばね４２を備える。これにより、弁体３とダイアフラム６とを溶接等で固定する必要がなく、また、ダイアフラム６と弁本体２２とを溶接等で固定する必要がなく、圧力制御弁を製造するにあたり、溶接等の設備が不要となる。尚、この圧力制御弁４１の動作については、上記圧力制御弁１と同様であるため、説明を割愛する。
尚、上記実施の形態においては、３枚の皿ばね１１を積層したが、皿ばね１１の積層枚数は、所望の弁体ストロークや作動圧力に応じて適宜変更することができる。また、積層した皿ばね１１の向きについても、図１に示した例のように、直列に積層してもよく、並列に積層することもできる。皿ばね１１を直列に積層することで、作動圧力を略々一定に保ちながら、弁体３のストロークを大きくすることができる。また、皿ばね１１を並列に積層した場合には、弁体３のストロークを小さく抑えながら、作動圧力を高めることができる。
本発明にかかる圧力制御弁の第１の実施形態を示す断面図であって、閉状態を示す。 図１の圧力制御弁の開状態を示す断面図である。 本発明にかかる圧力制御弁の第２の実施形態を示す断面図であって、閉状態を示す。 本発明にかかる圧力制御弁の第３の実施形態を示す断面図であって、閉状態を示す。 本発明にかかる圧力制御弁の第４の実施形態を示す断面図であって、閉状態を示す。
符号の説明
１ 圧力制御弁
２ 弁本体
２ａ 弁室
２ｂ 流路
２ｃ 流路
２ｄ 弁座
３ 弁体
４ Ｏリング
５ 受け部材
６ ダイアフラム
７ 固定手段
８ 押圧部材
９ 蓋体
１１ 皿ばね
１２ 調整ねじ
２１ 圧力制御弁
２２ 弁本体
３１ 圧力制御弁
３２ ダイアフラム
３３ 蓋体
３４ 弁本体
４１ 圧力制御弁
４２ コイルばね

Claims (4)

  1. 内部に弁室を有する弁本体と、
    該弁室内に設けられる弁座と、
    該弁座に接離する弁体と、
    該弁体を前記弁座方向に付勢する皿ばねとで構成され、
    前記弁室内の圧力によって前記弁体を前記弁座から離間させる方向に作用する力が前記皿ばねの弾性力を超えた場合に、前記弁体が前記弁座から離間することを特徴とする圧力制御弁。
  2. 前記皿ばねは、複数枚積層されることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
  3. 前記複数枚の皿ばねは、並列に積層されることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御弁。
  4. 前記複数枚の皿ばねは、直列に積層されることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御弁。
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