JP2015081632A - パイロット型制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でもって主弁体の不戻りを確実に防止することのできるパイロット型制御弁を提供する。【解決手段】内部に主弁室１３が画成され、側部に主弁室１３に開口する流入口１１が形成され、底部に主弁室１３に開口する流出口１２が形成され、流出口１２に主弁室１３に開口する弁口１８と主弁座１４とを有する筒状の弁座部材１９が設けられた弁本体１０と、主弁室１３に昇降可能に配置された主弁体１５と、主弁体１５を主弁座１４に対して昇降させる電磁式アクチュエータ２０と、弁座部材１９の周囲に配置されて主弁体１５を開弁方向に付勢する開弁ばね３３と、を備え、弁座部材１９の外周面には、開弁ばね３３の下端部が配置される凹溝１９Ａが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、パイロット型制御弁に係り、例えばエアコン等の冷凍サイクルに使用されるパイロット型制御弁に関する。

従来から、エアコン等の冷凍サイクルに使用されるパイロット型電磁弁として、例えば主弁座付き弁口を有する主弁室が設けられた弁本体と、この弁本体の主弁室に接続された入口継手（流入口）及び弁本体における主弁座よりも下流に接続された出口継手（流出口）と、弁本体に摺動自在に嵌挿されて前記主弁座に接離する主弁体と、パイロット弁体を介して前記主弁体を移動させる電磁式アクチュエータとを備えるものが知られている。（例えば、特許文献１）

この種のパイロット型電磁弁においては、弁本体の主弁室に主弁体を開弁方向に付勢するコイルばねからなる開弁ばねが縮装され、電磁式アクチュエータのコイルが通電されると、パイロット弁体が開弁方向に移動（リフト）されて主弁体のパイロット通路が開かれ、主弁体上方の背圧室の流体がパイロット通路を通じて一挙に出口継手（流出口）に排出される。これにより、背圧室が減圧されると共に、主弁体が開弁ばねの付勢力によりリフトされて開弁する。なお、主弁体は、その上端面が電磁式アクチュエータのガイドパイプの下端鍔状部の内周側部分（環状平坦面）に衝接するまでリフトされる。

特開２００７−９２８２６号公報

上記した従来のパイロット型電磁弁においては、小さな駆動力で主弁体を駆動できるものの、開弁時に主弁室に接続された入口継手（流入口）から出口継手（流出口）へ流体が流れる際、その流体の流体圧により、主弁室に配置された開弁ばねが変形する可能性があることが本発明者等により確認された。具体的には、前記流体圧により開弁ばねが収縮され、前記開弁ばねの下端部が前記流体の流れ方向に持ち上げられ、その下端部が主弁体と主弁座との間に噛み込んで主弁体が閉弁状態に戻らなくなるといった問題が生じ得ることが本発明者等により確認された。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成でもって主弁体の不戻りを確実に防止することのできるパイロット型制御弁を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係るパイロット型制御弁は、内部に主弁室が画成され、側部に前記主弁室に開口する第１開口が形成され、底部に前記主弁室に開口する第２開口が形成され、前記第２開口に前記主弁室に開口する弁口と主弁座とを有する筒状の弁座部材が設けられた弁本体と、前記主弁室に昇降可能に配置された主弁体と、該主弁体を前記主弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、前記弁座部材の周囲に配置されて前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねと、を備えたパイロット型制御弁であって、前記弁座部材の外周面には、前記開弁ばねの下端部が配置される凹溝が設けられていることを特徴としている。

好ましい形態では、前記開弁ばねは円錐ばねであることを特徴としている。

更に好ましい形態では、前記開弁ばねの下端部は前記凹溝内で摺動自在となっていることを特徴としている。

本発明のパイロット型制御弁によれば、弁座部材の外周面に凹溝が設けられ、該凹溝に開弁ばねの下端部が配置されていることにより、開弁時に流入口から流出口へ流体が流れる際に、主弁室に配置された開弁ばねの下端部を弁座部材の外周面に設けられた凹溝内に保持することができる。また、開弁ばねの下端部が前記凹溝内で摺動自在となっていることにより、開弁時に流入口から流出口へ流れる流体の流体圧により開弁ばねが変形された場合であっても、開弁ばねの下端部の挙動を前記凹溝内に規制することができる。そのため、開弁ばねの下端部が主弁体と主弁座との間に噛み込むことを確実に抑止することができ、主弁体の不戻りを確実に防止することができる。

本発明に係るパイロット型制御弁の一実施形態を示す図であって、その閉弁状態を示す縦断面図。 図１に示すパイロット型制御弁の開弁状態を示す縦断面図。

以下、本発明に係るパイロット型制御弁の実施形態を、アクチュエータとしてソレノイドを用いたパイロット型電磁弁を例にとり、図面を参照して説明する。なお、以下では、主にパイロット型制御弁としてパイロット型電磁弁を採用した形態について説明するが、アクチュエータとしてステッピングモータ等を用いたパイロット型電動弁を採用してもよいことは勿論である。

図１及び図２は、本発明に係るパイロット型制御弁の一実施形態（パイロット型電磁弁）を示す図であって、その閉弁状態と開弁状態を示したものである。

図示するパイロット型電磁弁１は、例えばエアコン等の冷凍サイクルに使用されるもので、内部に主弁室１３が画成された弁本体１０と、前記主弁室１３に昇降可能に配置された主弁体１５と、この主弁体１５を昇降させる電磁式アクチュエータ（昇降駆動部）２０とを備える。

弁本体１０は、その側部に主弁室１３に開口する流入口（第１開口）１１が形成され、底部に主弁室１３に開口する流出口（第２開口）１２が形成され、この流出口１２に主弁室１３に開口する弁口１８と主弁座１４とを有する筒状の弁座部材１９が一体的に形成されている。そして、側部に形成された流入口１１に横向きの入口継手１１Ａが取り付けられ、底部に形成された流出口１２に弁座部材１９の弁口１８に連通する縦向きの出口継手１２Ａが取り付けられている。

ここで、筒状の弁座部材１９の外周面には、後述する開弁ばね３３の下側ばね受け部としての下端角部１９Ｃと開弁時における開弁ばね３３の下端部の移動を規制するストッパとしての上端角部１９Ｂとを有し、弁体昇降方向で所定の長さＬを有する凹溝１９Ａが環状に形成されている。凹溝１９Ａの下端角部１９Ｃには外側へ向かって拡がる傾斜面１９Ｄが連接し、該傾斜面１９Ｄを介して略平坦状の弁本体１０の下端内周面に繋がっている。また、凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂには上方へ向かって縮径する縮径部が連接し、該縮径部の端部に前記主弁座１４が形成されている。なお、前記縮径部を省略し、凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂに連接して略円筒状の主弁座１４を形成してもよい。

主弁体１５は、弁本体１０に摺動自在に嵌挿された短円柱状体であって、真鍮等の金属製の外周部材１５Ｂとそれに内嵌されてかしめ部１５Ｃによりかしめ固定された断面凸形状のテフロン（登録商標）等の合成樹脂製の内周部材１５Ａとから構成され、該内周部材１５Ａが弁座部材１９の主弁座１４に接離するようになっている。また、主弁体１５の内周部材１５Ａの中央部を貫通するように、主弁室１３と主弁体１５の上方に画成される背面室４０を連通し、かつ後述するパイロット弁体３５により開閉される段付きのパイロット通路３７が形成されている。

また、弁本体１０の弁座部材１９の周囲には、前記主弁体１５を開弁方向に付勢するコイルばねからなる開弁ばね３３が縮装されている。この開弁ばね３３は、弁体昇降方向下方に向かって縮径する円錐ばねから構成され、その上端部が主弁体１５の外周部材１５Ｂの下面に当接配置され、その下端部が弁座部材１９の外周面に環状に形成された凹溝１９Ａの下端角部１９Ｃに当接配置されている。

電磁式アクチュエータ２０は主弁体１５の上方に配置され、主に、通電励磁用のコイル２２と、このコイル２２の外周を覆うように配在されたハウジング２１と、コイル２２の上部内周側に配在されてボルト２８によりハウジング２１に固定された有底円筒状ないし円柱状の吸引子２５と、この吸引子２５に対向配置されたプランジャ３０とを備えている。プランジャ３０の主弁体１５側の先端には保持穴３１が設けられ、この保持穴３１にボールからなるパイロット弁体３５が、その下面の一部を露出させた状態で収納されてかしめ部３１ａによりかしめ固定されている。また、プランジャ３０の上部には、ばね室を構成する縦穴３０ａと該縦穴３０ａに連通する均圧穴である横穴３０ｂとが形成され、前記縦穴３０ａにプランジャ３０を閉弁方向（下方）に付勢するコイルばねからなる閉弁ばね２６が挿入係止されている。

プランジャ３０は、コイル２２と吸引子２５との間にその上部が配在されたガイドパイプ３２に摺動自在に嵌挿されている。このガイドパイプ３２の上端３２ａは、吸引子２５の外周段差部に溶接等により固定され、その下端鍔状部３２ｂの外周部分は、弁本体１０の上部内周段差部１６に載置されている。ガイドパイプ３２の下端鍔状部３２ｂは、弁本体１０の上部内周段差部１６に設けられたかしめ部１６ａにより、間にリング状部材１７を挟んだ状態でかしめ固定されている。なお、前記ガイドパイプ３２の下端鍔状部３２ｂの平坦状の下面は、主弁体１５の開弁方向（上方）の移動規制を行うストッパ面となっている。

プランジャ３０と主弁体１５との間は背圧室４０となっており、主弁体１５が閉弁しているとき（図１参照）、入口継手１１Ａから主弁室１３に導入された流体は、主弁体１５の外周部材１５Ｂの外周面と弁本体１０の内周面との間（摺動面間）を通って背圧室４０に導入され、この背圧室４０からプランジャ３０の外周面とガイドパイプ３２の内周面との間（摺動面間）、横穴３０ｂ、及び縦穴３０ａを通って、吸引子２５とプランジャ３０との間に形成される空間Ｓにも導かれる。

このような構成のパイロット型電磁弁１においては、コイル２２が通電されると、図２に示すように、プランジャ３０が吸引子２５に引き寄せられて吸着し、これに伴い、パイロット弁体３５が開弁方向（上方）に移動（リフト）される。これにより、主弁体１５のパイロット通路３７が開かれ、背圧室４０の流体がパイロット通路３７を通じて一挙に出口継手１２Ａに排出される。このため、背圧室４０が減圧されると共に、主弁体１５が開弁ばね３３の付勢力によりリフトされて開弁する。その際、主弁体１５は、その上端面が前記ストッパ面（ガイドパイプ３２の下端鍔状部３２ｂの下面）に衝接するまでリフトされ、そのストッパ面に面接触すると移動が停止する。

弁口１８が開弁すると、弁座部材１９の周囲に配置された開弁ばね３３は、開弁時に入口継手１１Ａから下流側の出口継手１２Ｂへ流れる流体（例えば、粘性の高い冷媒等の流体）の流体圧により変形する場合がある。具体的には、弁座部材１９の凹溝１９Ａの弁体昇降方向における長さＬは開弁ばね３３の線径よりも長く設計されており、前記流体の流体圧により開弁ばね３３が収縮（圧縮）された場合には、該開弁ばね３３の下端部が弁座部材１９の凹溝１９Ａの表面に沿って流体の流れ方向へ摺動し、弁座部材１９の凹溝１９Ａの突状あるいは段差状の上端角部１９Ｂに接触してその移動が停止する。

このように、本実施形態のパイロット型電磁弁１では、弁座部材１９の周囲に配置された開弁ばね３３の下端部が、弁座部材１９の外周面に設けられた凹溝１９Ａに当接配置されている。そして、開弁時に入口継手１１Ａから出口継手１２Ａへ流体が流れた際に、その流体の流体圧により開弁ばね３３が収縮変形されながら、開弁ばね３３の下端部が凹溝１９Ａの表面（弁座部材１９の外周面）に沿って移動し、凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂに接触するとその移動が停止する。すなわち、凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂが開弁ばね３３の下端部の挙動を規制するストッパとして機能し、開弁ばね３３の下端部の挙動が前記凹溝１９Ａ内に確実に規制される。そのため、主弁室１３を流れる流体の流体圧により開弁ばね３３が変形する場合であっても、主弁体１５と主弁座１４との間に開弁ばね３３の下端部が噛み込むことが抑止され、主弁体１５が閉弁状態に戻らなくなるといった問題を確実に解消し得る。

なお、コイル２２の通電が停止されると、吸引子２５によるプランジャ３０への吸引力が無くなるため、閉弁ばね２６の付勢力によりプランジャ３０が閉弁方向（下方）に移動され、パイロット弁体３５が主弁体１５と接触してパイロット通路３７を閉止する。また、パイロット弁体３５が主弁体１５と接触すると、プランジャ３０と主弁体１５とが一体となって開弁ばね３３の付勢力に抗して閉弁方向（下方）に移動され、主弁体１５の内周部材１５Ａが主弁座１４と衝接して弁口１８が閉弁される。

上記した実施形態では、弁座部材１９の外周面に形成した凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂが開弁ばね３３の下端部の挙動を規制するストッパとして機能する形態について説明したが、例えば、弁座部材１９とは異なる部材を用いて弁座部材１９の外周面に突部もしくは段差部を形成し、その突部もしくは段差部と弁座部材１９の外周面とによって前記凹溝の上端角部を形成してもよい。

また、上記した実施形態では、筒状の弁座部材１９の外周面の下端から上方に向かって所定の長さＬを有する凹溝１９Ａを形成したが、例えば弁座部材１９の外周面の途中の部分から所定の長さを有する凹溝を形成してもよい。

また、弁座部材１９の外周面に形成した凹溝１９Ａの深さ（弁体昇降方向に対して垂直な方向での寸法）、即ち上端角部１９Ｂの弁体昇降方向に対して垂直な方向における幅は、開弁ばね３３の下端部の挙動を確実に規制するために、開弁ばね３３の線径以上であることが望ましい。

また、上記した実施形態では、開弁ばね３３が弁体昇降方向下方に向かって縮径する円錐ばねであるものとして説明したが、本発明は特にこれのみに限定されず、その下部のみが縮径する円筒ばね、あるいはその下側が円錐ばねで構成され且つその上側が円筒ばねで構成されるばね等であってもよいことは当然である。

また、上記した実施形態では、開弁ばね３３の下端部が、弁座部材１９の外周面に設けられた凹溝１９Ａに当接配置されているものとして説明したが、開弁ばね３３が変形して当該開弁ばね３３の下端部が押し上げられた際に凹溝１９Ａの上端角部１９Ｂから外れないように構成されていれば、開弁ばね３３の下端部は凹溝１９Ａの表面から離れて配置されていてもよい。この場合の上端角部１９Ｂの幅（凹溝１９Ａの深さ）は、開弁ばね３３の線径や内径、凹溝１９Ａの底部の直径等に応じて適宜に設計されればよい。

さらに、上記した実施形態では、弁座部材１９が弁本体１０と一体的に形成されているものとして説明したが、本発明は特にこれのみに限定されず、弁座部材１９は弁本体１０とは別部材で構成されてもよいこと当然である。

１ パイロット型電磁弁（パイロット型制御弁）
１０ 弁本体
１１ 流入口（第１開口）
１２ 流出口（第２開口）
１１Ａ 入口継手
１２Ａ 出口継手
１３ 主弁室
１４ 主弁座
１５ 主弁体
１５Ａ 内周部材
１５Ｂ 外周部材
１５Ｃ かしめ部
１６ 上部内周段差部
１７ リング状部材
１８ 弁口
１９ 弁座部材
１９Ａ 凹溝
１９Ｂ 凹溝の上端角部
１９Ｃ 凹溝の下端角部
１９Ｄ 傾斜面
２０ 電磁式アクチュエータ（昇降駆動部）
２６ 閉弁ばね
３０ プランジャ
３２ ガイドパイプ
３２ｂ 下端鍔状部
３３ 開弁ばね
３５ パイロット弁体
３７ パイロット通路
４０ 背圧室

Claims (3)

1. 内部に主弁室が画成され、側部に前記主弁室に開口する第１開口が形成され、底部に前記主弁室に開口する第２開口が形成され、前記第２開口に前記主弁室に開口する弁口と主弁座とを有する筒状の弁座部材が設けられた弁本体と、前記主弁室に昇降可能に配置された主弁体と、該主弁体を前記主弁座に対して昇降させる昇降駆動部と、前記弁座部材の周囲に配置されて前記主弁体を開弁方向に付勢する開弁ばねと、を備えたパイロット型制御弁であって、
   前記弁座部材の外周面には、前記開弁ばねの下端部が配置される凹溝が設けられていることを特徴とするパイロット型制御弁。
2. 前記開弁ばねは、円錐ばねであることを特徴とする請求項１に記載のパイロット型制御弁。
3. 前記開弁ばねの下端部は、前記凹溝内で摺動自在となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパイロット型制御弁。
   
   

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