JP2020193651A - Valve device - Google Patents

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Abstract

To provide an improved valve device capable of suppressing abnormal noise while being inexpensive.SOLUTION: A valve device includes: a power element having a pressure detecting chamber into which a refrigerant enters, and a pressure operating chamber in which a gas is filled; a flexible diaphragm partitioning the pressure detecting chamber and the pressure operating chamber in the power element; an operating rod 5 that moves in a valve opening direction according to the displacement of the diaphragm; a valve body 2 that includes a valve seat 20 and is joined to the power element; and a valve element 3 that is installed to the valve body 2 so as to be capable of seating on the valve seat 20 and abuts on the operating rod 5. The valve element 3 is formed of a metal plate material and elastically deforms to separate from the valve seat 20 when force in the valve opening direction is applied from the operating rod 5. The valve element is restored from the deformation by own elastic force and seats on the valve seat 20 when force in the valve opening direction is not applied from the operating rod 5.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、弁装置に関する。 The present invention relates to a valve device.

空調機において冷媒の流量制御を行う弁装置として、機械式定圧弁や膨張弁などが知られている。例えば特許文献1には、パワーエレメントの駆動力が増大したときに作動棒を介して球体である弁体を開弁させ、またパワーエレメントの駆動力が減少したとき、コイルばねの付勢力で弁体を閉弁させる膨張弁が開示されている。 Mechanical constant pressure valves, expansion valves, and the like are known as valve devices that control the flow rate of refrigerant in air conditioners. For example, in Patent Document 1, when the driving force of the power element increases, the valve body which is a sphere is opened via the operating rod, and when the driving force of the power element decreases, the valve is urged by the coil spring. An expansion valve that closes the body is disclosed.

特開2019−011886号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-011886

さらに特許文献1に記載の膨張弁においては、作動棒の振動に起因する異音を抑制するために、作動棒の振動を減衰させる防振ばねを設けることが行われている。 Further, in the expansion valve described in Patent Document 1, in order to suppress abnormal noise caused by the vibration of the operating rod, an anti-vibration spring for damping the vibration of the operating rod is provided.

しかし、防振ばねにより作動棒の振動を抑制しても、異音が発生する場合があることが確認された。本発明者らが解析を行ったところ、弁体の振動がその異音の原因であることが判明した。異音発生のメカニズムとしては、弁体としての球体を駆動する作動棒の端部が平坦であるため、球体の表面と作動棒の端部とが点接触し、ここを支点として、弁体近傍を冷媒が通過する際の外乱により弁体が揺動し、振動が生じるものと推認される。 However, it was confirmed that even if the vibration-proof spring suppresses the vibration of the operating rod, abnormal noise may occur. As a result of analysis by the present inventors, it was found that the vibration of the valve body is the cause of the abnormal noise. As a mechanism for generating abnormal noise, since the end of the operating rod that drives the sphere as a valve body is flat, the surface of the sphere and the end of the operating rod make point contact, and this is used as a fulcrum in the vicinity of the valve body. It is presumed that the valve body sways due to the disturbance when the refrigerant passes through the valve body, causing vibration.

特に、特許文献1に記載されたような、弁室内に配置したコイルばねにより弁体を閉弁方向に付勢するタイプの膨張弁では、冷媒の流れによりコイルばねが振動を受け、弁体の振動を増大させていることも分かった。 In particular, in a type of expansion valve in which the valve body is urged in the valve closing direction by a coil spring arranged in the valve chamber as described in Patent Document 1, the coil spring is vibrated by the flow of the refrigerant, and the valve body It was also found to increase the vibration.

そこで本発明は、低コストでありながら異音を抑制できる、改良された弁装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an improved valve device capable of suppressing abnormal noise at low cost.

上記目的を達成するために、本発明による弁装置は、
冷媒が進入する圧力検出室と、ガスが封入された圧力作動室とを内部に備えたケースと、
前記ケース内において、前記圧力検出室と前記圧力作動室とを仕切る可撓性のダイアフラムと、
前記ダイアフラムの変位に応じて開弁方向に移動する移動体と、
弁座を形成した弁室を備え、前記ケースに接合された弁本体と、
前記弁座に着座可能となるよう前記弁室内に配置され、前記移動体に当接する弁体と、を有し、
前記弁体は、金属製の円形板材から形成され、前記移動体から開弁方向の力を付与されたときに、前記弁室内に向かうように弾性変形することにより前記弁座から離間し、前記移動体から開弁方向の力を付与されないときは自身の弾性力により変形から復帰して、前記弁座に着座する、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the valve device according to the present invention
A case equipped with a pressure detection chamber into which the refrigerant enters and a pressure operating chamber filled with gas,
In the case, a flexible diaphragm that separates the pressure detecting chamber and the pressure operating chamber, and
A moving body that moves in the valve opening direction according to the displacement of the diaphragm, and
A valve body having a valve chamber formed with a valve seat and joined to the case,
It has a valve body that is arranged in the valve chamber so that it can be seated on the valve seat and that comes into contact with the moving body.
The valve body is formed of a metal circular plate material, and when a force in the valve opening direction is applied from the moving body, the valve body is elastically deformed toward the valve chamber to be separated from the valve seat. When a force in the valve opening direction is not applied from the moving body, the moving body recovers from the deformation by its own elastic force and is seated on the valve seat.

本発明により、低コストでありながら異音を抑制できる、改良された弁装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an improved valve device capable of suppressing abnormal noise at low cost.

図1は、本実施形態における膨張弁を、冷媒循環システムに適用した例を模式的に示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example in which the expansion valve in the present embodiment is applied to a refrigerant circulation system. 図2は、作動棒の下端及び弁体の近傍における断面を拡大して示す斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a cross section of the lower end of the operating rod and the vicinity of the valve body. 図3は、弁体の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the valve body. 図4は、リングばねを示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a ring spring. 図5は、作動棒の下端及び弁体の近傍における拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the lower end of the operating rod and the vicinity of the valve body. 図6は、作動棒の下端及び弁体並びに保持プレートの近傍における断面を拡大して示す斜視図である。FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a cross section in the vicinity of the lower end of the operating rod, the valve body, and the holding plate. 図7は、弁体並びに保持プレートの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the valve body and the holding plate.

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

(方向の定義)
本明細書において、弁体からダイアフラムに向かう側を「上方」と定義し、ダイアフラムから弁体に向かう側を「下方」と定義する。
(Definition of direction)
In the present specification, the side from the valve body toward the diaphragm is defined as "upper", and the side from the diaphragm toward the valve body is defined as "downward".

図1を参照して、本発明の実施形態における弁装置である膨張弁1の概要について説明する。図1は、本実施形態における膨張弁1を、冷媒循環システム100に適用した例を模式的に示す概略断面図である。本実施例では、膨張弁1は、コンプレッサ101と、コンデンサ102と、エバポレータ103とに流体接続されている。 An outline of the expansion valve 1 which is a valve device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example in which the expansion valve 1 in the present embodiment is applied to the refrigerant circulation system 100. In this embodiment, the expansion valve 1 is fluidly connected to the compressor 101, the condenser 102, and the evaporator 103.

膨張弁1は、弁室VSを備える弁本体2と、弁体3と、作動棒5と、リングばね6と、パワーエレメント8とを具備する。膨張弁1の軸線をLとする。作動棒5が、移動体を構成する。 The expansion valve 1 includes a valve body 2 having a valve chamber VS, a valve body 3, an operating rod 5, a ring spring 6, and a power element 8. Let L be the axis of the expansion valve 1. The actuating rod 5 constitutes a moving body.

弁本体2は、弁室VSに加え、第1流路21および第2流路22を備える。第1流路21は供給側流路であり、弁室VSには、供給側流路を介して冷媒(流体ともいう)が供給される。第2流路22は排出側流路であり、弁室VS内の流体は、作動棒5の下端が挿通された連通孔27及び排出側流路を介して膨張弁外に排出される。第1流路21と弁室VSとの間は、第1流路21より小径の接続路21aにより連通している。弁室VSの下端はプラグ43により封止されている。 The valve body 2 includes a first flow path 21 and a second flow path 22 in addition to the valve chamber VS. The first flow path 21 is a supply-side flow path, and a refrigerant (also referred to as a fluid) is supplied to the valve chamber VS via the supply-side flow path. The second flow path 22 is a discharge side flow path, and the fluid in the valve chamber VS is discharged to the outside of the expansion valve through the communication hole 27 through which the lower end of the operating rod 5 is inserted and the discharge side flow path. The first flow path 21 and the valve chamber VS are communicated with each other by a connecting path 21a having a smaller diameter than the first flow path 21. The lower end of the valve chamber VS is sealed by a plug 43.

図2は、作動棒5の下端及び弁体3の近傍における断面を拡大して示す斜視図である。弁本体2において、弁室VSの上端における連通孔27の下端周囲が環状に窪むことにより環状凹部27aが形成される。この環状凹部27aを形成したことにより、連通孔27の下縁は下方に向かって環状に突出して、突出部27bを形成している。突出部27bの断面は下端側が半円形状を有し、その最下端が弁座20を構成する。 FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a cross section of the lower end of the operating rod 5 and the vicinity of the valve body 3. In the valve body 2, the annular recess 27a is formed by the annular recess around the lower end of the communication hole 27 at the upper end of the valve chamber VS. By forming the annular recess 27a, the lower edge of the communication hole 27 projects downward in an annular shape to form the protrusion 27b. The cross section of the protruding portion 27b has a semicircular shape on the lower end side, and the lowermost end thereof constitutes the valve seat 20.

作動棒5の下端は平面5aとなっており、この平面5aが弁体3の上面に当接する。 The lower end of the operating rod 5 is a flat surface 5a, and the flat surface 5a abuts on the upper surface of the valve body 3.

図3は、弁体3の斜視図である。例えば板厚が1mm前後のSUS製の円形板材を、プレス成形によって中央が突出するように塑性加工することにより、ダイアフラムとしての弁体3を形成できる。弁体3は、上面がフラットな中央の円形部3aと、円形部3aに対して下方にシフトした周囲環状部3bと、円形部3aの外周と周囲環状部3bの内周とを接続するよう放射状に斜め下方に延在する複数(ここでは6本の)脚部3cとを連設してなる。隣接する脚部3cと、円形部3aと、周囲環状部3bとで囲まれた開口3dは、板厚方向に弁体3を貫通してなり、開口3dが冷媒の流路を形成する。円形部3aが当接部を構成し、脚部3cが変形部を構成する。 FIG. 3 is a perspective view of the valve body 3. For example, a valve body 3 as a diaphragm can be formed by plastic working a circular plate material made of SUS having a plate thickness of about 1 mm so that the center protrudes by press molding. The valve body 3 connects the central circular portion 3a having a flat upper surface, the peripheral annular portion 3b shifted downward with respect to the circular portion 3a, and the outer circumference of the circular portion 3a and the inner circumference of the peripheral annular portion 3b. A plurality of (here, six) legs 3c extending diagonally downward in a radial pattern are connected in series. The opening 3d surrounded by the adjacent leg portion 3c, the circular portion 3a, and the peripheral annular portion 3b penetrates the valve body 3 in the plate thickness direction, and the opening 3d forms a flow path for the refrigerant. The circular portion 3a constitutes the contact portion, and the leg portion 3c constitutes the deformed portion.

弁体3において、周囲環状部3bを削除して、各脚部3cの径方向外方端を自由端とした形状としてもよい。かかる場合、脚部3cの径方向外方端が弁室VSにカシメにより取り付けられることとなる。また、弁体3は、回転対称の形状を有すると好ましい。 In the valve body 3, the peripheral annular portion 3b may be deleted so that the radial outer end of each leg portion 3c is a free end. In such a case, the radial outer end of the leg portion 3c is attached to the valve chamber VS by caulking. Further, the valve body 3 preferably has a rotationally symmetric shape.

弁体3を弁本体2に組み付ける工程について説明する。弁室VSの内径は、自由状態にある弁体3の外径よりもわずかに小さい。また、図2において、弁室VSの上端近傍の内周には、周溝2cが形成されている。 The process of assembling the valve body 3 to the valve body 2 will be described. The inner diameter of the valve chamber VS is slightly smaller than the outer diameter of the valve body 3 in the free state. Further, in FIG. 2, a peripheral groove 2c is formed on the inner circumference near the upper end of the valve chamber VS.

弁室VSの下端を封止するプラグ43(後述)を組み付ける前の状態で、弁本体2の下方から弁体3を弁室VS内に押し込むように挿入すると、弁体3は弾性変形により縮径する。さらに、弁体3を上方に押し込んでゆくと、周囲環状部3bが周溝2cに嵌合して、変形より復帰するとともに、円形部3aが弁本体2の弁座20に当接する。かかる状態でも、弁体3を弁本体2に取り付けることができるが、さらに強固な固定を行うため本実施形態ではカシメを用いる。 Before assembling the plug 43 (described later) that seals the lower end of the valve chamber VS, when the valve body 3 is inserted by pushing it into the valve chamber VS from below the valve body 2, the valve body 3 contracts due to elastic deformation. Diameter. Further, when the valve body 3 is pushed upward, the peripheral annular portion 3b fits into the peripheral groove 2c and recovers from the deformation, and the circular portion 3a comes into contact with the valve seat 20 of the valve body 2. Even in such a state, the valve body 3 can be attached to the valve body 2, but caulking is used in this embodiment in order to perform more firm fixing.

より具体的には、周溝2cの下方に隆起を形成しておき、弁体3を保持した状態で、弁室VS内に挿入した工具(不図示)を用いて、かかる隆起を加圧して塑性変形を生じさせ、カシメ部CKを形成する。これによりカシメ部CKが周囲環状部3bを押圧して、図2に示すように、弁体3を弁室VSの上部に固定することができる。取り付け状態では弁体3はカシメ部CKにより板厚方向に予圧を付与され、それにより脚部3cが弾性変形し、円形部3aを弁座20に対して押圧した状態が維持される。その後、作動棒5を上方から挿入して、弁体3の円形部3aに当接させ、またプラグ43により、弁室VSの下端を封止する。 More specifically, a ridge is formed below the peripheral groove 2c, and the ridge is pressurized by using a tool (not shown) inserted into the valve chamber VS while holding the valve body 3. It causes plastic deformation and forms a crimped portion CK. As a result, the caulking portion CK presses the peripheral annular portion 3b, and as shown in FIG. 2, the valve body 3 can be fixed to the upper part of the valve chamber VS. In the attached state, the valve body 3 is preloaded in the plate thickness direction by the caulking portion CK, whereby the leg portion 3c is elastically deformed, and the state in which the circular portion 3a is pressed against the valve seat 20 is maintained. After that, the operating rod 5 is inserted from above to abut the circular portion 3a of the valve body 3, and the lower end of the valve chamber VS is sealed by the plug 43.

次に図1を参照して、パワーエレメント8について説明する。パワーエレメント8は、弁本体2の頂部に設けられた凹部2aに取り付けられている。凹部2aは連通路2bを介して、エバポレータ103からの冷媒が通過する、弁本体2内の戻り流路23と連通している。連通路2b内を作動棒5が通過している。凹部2aの内周に雌ねじが形成されている。 Next, the power element 8 will be described with reference to FIG. The power element 8 is attached to a recess 2a provided at the top of the valve body 2. The recess 2a communicates with the return passage 23 in the valve body 2 through which the refrigerant from the evaporator 103 passes through the communication passage 2b. The operating rod 5 passes through the communication passage 2b. A female screw is formed on the inner circumference of the recess 2a.

パワーエレメント8は、栓81と、上蓋部材82と、ダイアフラム83と、ストッパ部材84と、受け部材86とを有する。 The power element 8 has a stopper 81, an upper lid member 82, a diaphragm 83, a stopper member 84, and a receiving member 86.

上蓋部材82は、中央の円錐部82aと、円錐部82aの下端から外周に広がる環状のフランジ部82bとを有する。円錐部82aの頂部には開口82cが形成され、栓81により封止可能となっている。 The upper lid member 82 has a central conical portion 82a and an annular flange portion 82b extending from the lower end of the conical portion 82a to the outer periphery. An opening 82c is formed at the top of the conical portion 82a and can be sealed by a stopper 81.

ダイアフラム83は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い板材からなる。ストッパ部材84は、下端中央に嵌合孔84aを有する。 The diaphragm 83 is made of a thin plate material in which a plurality of concentric uneven shapes are formed. The stopper member 84 has a fitting hole 84a at the center of the lower end.

受け部材86は、上蓋部材82のフランジ部82bの外径とほぼ同じ外径を持つフランジ部86aと、軸線Lと略直交する環状の支持面86bを持つ段差部86cと、中空円筒部86dとを有している。中空円筒部86dの外周には雄ねじが形成されている。 The receiving member 86 includes a flange portion 86a having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the flange portion 82b of the upper lid member 82, a stepped portion 86c having an annular support surface 86b substantially orthogonal to the axis L, and a hollow cylindrical portion 86d. have. A male screw is formed on the outer circumference of the hollow cylindrical portion 86d.

パワーエレメント8の組み立て手順を説明する。図1に示すような位置関係となるように、上蓋部材82、ダイアフラム83、ストッパ部材84、及び受け部材86を配置する。 The procedure for assembling the power element 8 will be described. The upper lid member 82, the diaphragm 83, the stopper member 84, and the receiving member 86 are arranged so as to have a positional relationship as shown in FIG.

更に、上蓋部材82のフランジ部82bと、ダイアフラム83と、受け部材86のフランジ部86aのそれぞれ外周部を重ね合わせた状態で、当該外周部を例えばTIG溶接やレーザ溶接、プラズマ溶接等により周溶接して一体化する。上蓋部材82と受け部材86とでケースを構成する。 Further, in a state where the flange portion 82b of the upper lid member 82, the diaphragm 83, and the flange portion 86a of the receiving member 86 are overlapped with each other, the outer peripheral portion is peripherally welded by, for example, TIG welding, laser welding, plasma welding, or the like. And integrate. The case is composed of the upper lid member 82 and the receiving member 86.

続いて、上蓋部材82に形成された開口82cから、上蓋部材82とダイアフラム83とで囲われる空間(圧力作動室PO)内に作動ガスを封入した後、開口82cを栓81で封止し、更にプロジェクション溶接等を用いて、栓81を上蓋部材82に固定する。 Subsequently, from the opening 82c formed in the upper lid member 82, the working gas is sealed in the space (pressure operating chamber PO) surrounded by the upper lid member 82 and the diaphragm 83, and then the opening 82c is sealed with the stopper 81. Further, the stopper 81 is fixed to the upper lid member 82 by projection welding or the like.

このとき、圧力作動室POに封入された作動ガスにより、ダイアフラム83は受け部材86側に張り出す形で圧力を受けるため、ダイアフラム83と受け部材86とで囲われる空間(圧力検出室PD)に配置されたストッパ部材84の上面と当接して支持される。 At this time, since the diaphragm 83 receives pressure in a form of projecting toward the receiving member 86 due to the working gas sealed in the pressure operating chamber PO, the space (pressure detection chamber PD) surrounded by the diaphragm 83 and the receiving member 86 is filled. It is supported in contact with the upper surface of the arranged stopper member 84.

パワーエレメント8の組み付け時には、ストッパ部材84の嵌合孔84aに作動棒5の上端を嵌合させた状態で、受け部材86の中空円筒部86dの雄ねじを、弁本体2の凹部2aの雌ねじに螺合させて、パワーエレメント8を弁本体2に固定する。かかる状態で、パワーエレメント8の圧力検出室PDは戻り流路23と連通し、すなわち同じ内圧となる。受け部材86と弁本体2の上面とは、パッキンPKにより封止される。 When assembling the power element 8, with the upper end of the operating rod 5 fitted in the fitting hole 84a of the stopper member 84, the male screw of the hollow cylindrical portion 86d of the receiving member 86 is replaced with the female screw of the recess 2a of the valve body 2. By screwing, the power element 8 is fixed to the valve body 2. In such a state, the pressure detection chamber PD of the power element 8 communicates with the return flow path 23, that is, the same internal pressure is obtained. The receiving member 86 and the upper surface of the valve body 2 are sealed by the packing PK.

次に、リングばね6について説明する。リングばね6は、図1において弁本体2の円筒状凹部26内に設置されている。図4は、リングばね6を示す斜視図である。 Next, the ring spring 6 will be described. The ring spring 6 is installed in the cylindrical recess 26 of the valve body 2 in FIG. 1. FIG. 4 is a perspective view showing the ring spring 6.

リングばね6は、板状の部材を図4に示されるように円筒形状に湾曲させ、かつ第1の弾性片61、第2の弾性片62及び第3の弾性片63を内側に折り曲げて構成される。 The ring spring 6 is formed by bending a plate-shaped member into a cylindrical shape as shown in FIG. 4 and bending the first elastic piece 61, the second elastic piece 62, and the third elastic piece 63 inward. Will be done.

第1の弾性片61、第2の弾性片62、第3の弾性片63は内側に切り起こすようにして折り曲げられるが、それぞれ先端近傍に設けられた第1の凸状当接部61a、第2の凸状当接部62a、第3の凸状当接部63aは、円周を3等分した位置になるように設計されている。そして、軸線L(図1)に直交する面内において、第1の凸状当接部61a、第2の凸状当接部62a、第3の凸状当接部63aの頂部を結ぶ内接円の直径寸法は、作動棒5の外径より小さな径に形成される。これにより、第1の凸状当接部61a、第2の凸状当接部62a、第3の凸状当接部63aから作動棒5の外周に対して所定の押圧力が付与されることとなる。 The first elastic piece 61, the second elastic piece 62, and the third elastic piece 63 are bent so as to be cut up inward, and the first convex contact portion 61a and the first convex contact portion 61a provided near the tip, respectively. The convex contact portion 62a of No. 2 and the third convex contact portion 63a are designed so as to be positioned so that the circumference is divided into three equal parts. Then, in the plane orthogonal to the axis L (FIG. 1), the inscribed circle connecting the tops of the first convex contact portion 61a, the second convex contact portion 62a, and the third convex contact portion 63a. The diameter dimension of the circle is formed to be smaller than the outer diameter of the operating rod 5. As a result, a predetermined pressing force is applied to the outer circumference of the operating rod 5 from the first convex contact portion 61a, the second convex contact portion 62a, and the third convex contact portion 63a. It becomes.

(膨張弁の動作)
図1を参照して、膨張弁1の動作例について説明する。コンプレッサ101で加圧された冷媒は、コンデンサ102で液化され、膨張弁1に送られる。また、膨張弁1で断熱膨張された冷媒はエバポレータ103に送り出され、エバポレータ103で、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。エバポレータ103から戻る冷媒は、膨張弁1(より具体的には、戻り流路23)を通ってコンプレッサ101側へ戻される。
(Operation of expansion valve)
An operation example of the expansion valve 1 will be described with reference to FIG. The refrigerant pressurized by the compressor 101 is liquefied by the condenser 102 and sent to the expansion valve 1. Further, the refrigerant adiabatically expanded by the expansion valve 1 is sent to the evaporator 103, and the evaporator 103 exchanges heat with the air flowing around the evaporator. The refrigerant returning from the evaporator 103 is returned to the compressor 101 side through the expansion valve 1 (more specifically, the return flow path 23).

膨張弁1には、コンデンサ102から高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサ102からの高圧冷媒は、第1流路21を介して弁室VSに供給される。 A high-pressure refrigerant is supplied to the expansion valve 1 from the condenser 102. More specifically, the high-pressure refrigerant from the condenser 102 is supplied to the valve chamber VS via the first flow path 21.

図1において、パワーエレメント8の内部には、ダイアフラム83により仕切られた圧力作動室POと圧力検出室PDとが設けられている。このため、圧力作動室PO内の作動ガスが液化されると、作動棒5は上方向(閉弁方向という)に変位し、液化された作動ガスが気化されると、作動棒5は下方向(開弁方向という)に変位する。 In FIG. 1, a pressure operating chamber PO and a pressure detecting chamber PD partitioned by a diaphragm 83 are provided inside the power element 8. Therefore, when the working gas in the pressure working chamber PO is liquefied, the working rod 5 is displaced upward (referred to as the valve closing direction), and when the liquefied working gas is vaporized, the working rod 5 moves downward. Displace in the valve opening direction.

作動棒5が上方向に変位したときは、図5に実線で示すように、弁体3は脚部3cの弾性力で円形部3aが弁座20に着座した状態が維持される。弁室VSの冷媒は、開口3d(図3)を介して環状凹部27aまで進入するが、円形部3aが弁座20に着座しているため、連通孔27には進入することはできない。すなわち、弁体3が弁座20に着座しているとき、第1流路21と第2流路22とは非連通状態となる。 When the operating rod 5 is displaced upward, as shown by the solid line in FIG. 5, the valve body 3 is maintained in a state in which the circular portion 3a is seated on the valve seat 20 by the elastic force of the leg portion 3c. The refrigerant in the valve chamber VS enters the annular recess 27a through the opening 3d (FIG. 3), but cannot enter the communication hole 27 because the circular portion 3a is seated in the valve seat 20. That is, when the valve body 3 is seated on the valve seat 20, the first flow path 21 and the second flow path 22 are in a non-communication state.

これに対し、作動棒5が下方向に移動すると、弁室VS内部に向かうよう弁体3の円形部3aが下方に押圧され、図5に点線で示すように脚部3cが弾性変形する。それにより、円形部3aが弁座20から離間するため、矢印で示すように、環状凹部27aから連通孔27に向かって冷媒が流れることとなる。すなわち、弁体3が弁座20から離間したとき、第1流路21と第2流路22とは連通状態となる。 On the other hand, when the operating rod 5 moves downward, the circular portion 3a of the valve body 3 is pressed downward toward the inside of the valve chamber VS, and the leg portion 3c is elastically deformed as shown by the dotted line in FIG. As a result, the circular portion 3a is separated from the valve seat 20, so that the refrigerant flows from the annular recess 27a toward the communication hole 27, as shown by the arrow. That is, when the valve body 3 is separated from the valve seat 20, the first flow path 21 and the second flow path 22 are in a communicating state.

これにより、弁室VSに供給された冷媒は、連通孔27及び第2流路22を通って、エバポレータ103へ送り出される。弁の切り換えは、パワーエレメント8に接続された作動棒5によって行われる。 As a result, the refrigerant supplied to the valve chamber VS is sent out to the evaporator 103 through the communication hole 27 and the second flow path 22. The valve switching is performed by the actuating rod 5 connected to the power element 8.

パワーエレメント8の圧力検出室PDは、戻り流路23と連通している。このため、戻り流路23を流れる冷媒の温度、圧力に応じて、圧力作動室PO内の作動ガスの相(気相、液相等)が変化し、作動棒5が駆動される。換言すれば、図1に記載の膨張弁1では、エバポレータ103から膨張弁1に戻る冷媒の温度、圧力に応じて、膨張弁1からエバポレータ103に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。 The pressure detection chamber PD of the power element 8 communicates with the return flow path 23. Therefore, the phase (gas phase, liquid phase, etc.) of the working gas in the pressure working chamber PO changes according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing through the return flow path 23, and the working rod 5 is driven. In other words, in the expansion valve 1 shown in FIG. 1, the amount of the refrigerant supplied from the expansion valve 1 to the evaporator 103 is automatically adjusted according to the temperature and pressure of the refrigerant returning from the evaporator 103 to the expansion valve 1. It will be adjusted.

本実施形態によれば、開弁時に弁体3の周囲を冷媒が流れることになるが、作動棒5の下端である平面5aが円形部3aに面当たりしているため、弁体3の保持性が高まり、その振動を効果的に抑制することができる。さらに、ダイアフラムとしての弁体3は自身が弾性力を有しているため、弁室VS内に弁体3を付勢するコイルばねを設ける必要がない。これにより、コイルばねを設けた場合に冷媒の流れが当たることで発生する振動を排除できる。但し、作動棒5が最大ストロークで下方向に移動しても、弁体3は反転しない。さらに作動棒5のストロークに対し、弁座20と弁体3との隙間がリニアな関係となる範囲で使用されると好ましい。 According to the present embodiment, the refrigerant flows around the valve body 3 when the valve is opened, but since the flat surface 5a at the lower end of the operating rod 5 is in contact with the circular portion 3a, the valve body 3 is held. The property is enhanced and the vibration can be effectively suppressed. Further, since the valve body 3 as the diaphragm itself has an elastic force, it is not necessary to provide a coil spring for urging the valve body 3 in the valve chamber VS. As a result, it is possible to eliminate the vibration generated by the flow of the refrigerant when the coil spring is provided. However, even if the operating rod 5 moves downward with the maximum stroke, the valve body 3 does not reverse. Further, it is preferable that the valve seat 20 and the valve body 3 are used in a linear relationship with respect to the stroke of the operating rod 5.

本実施形態では、弁室VSにコイルばねを収容しないが、大容量の弁室VSを確保することで、冷媒通過時にマフラー効果を発揮して騒音の低減を図ることができる。更に、弁室VS内にフィルタやストレーナ等を配置することで、騒音の低減に加え冷媒中に混入した異物を捕獲することができる。フィルタやストレーナ等は、プラグ43を取り外すことで交換又は洗浄することができる。 In the present embodiment, the coil spring is not accommodated in the valve chamber VS, but by securing a large capacity valve chamber VS, it is possible to exert a muffler effect when the refrigerant passes and reduce noise. Further, by arranging a filter, a strainer, or the like in the valve chamber VS, it is possible to capture foreign matter mixed in the refrigerant in addition to reducing noise. The filter, strainer, etc. can be replaced or cleaned by removing the plug 43.

(変形例)
次に、図6,7を参照して、本実施形態の変形例について説明する。図6は、作動棒5の下端及び弁体3A並びに保持プレート9の近傍における断面を拡大して示す斜視図である。図7は、弁体3A並びに保持プレート9の斜視図である。本変形例においては、弁体3Aは、保持プレート9を介して弁本体2Aの弁室VSに取り付けられる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。
(Modification example)
Next, a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is an enlarged perspective view showing a cross section of the lower end of the operating rod 5, the valve body 3A, and the vicinity of the holding plate 9. FIG. 7 is a perspective view of the valve body 3A and the holding plate 9. In this modification, the valve body 3A is attached to the valve chamber VS of the valve body 2A via the holding plate 9. Since the other configurations are the same as those in the above-described embodiment, the same reference numerals are given and duplicate description will be omitted.

弁体3Aは、円形部3aの周囲に円錐状のテーパ部3eを連設した形状を有し、ダイアフラムを構成する。弁体3Aは、例えば板厚が1mm前後のSUS製の板材を、プレス成形によって中央が突出するように塑性加工して形成できる。なお、上述した実施の形態と同様に、テーパ部3eに開口を設けることもできる。テーパ部3eが変形部を構成する。 The valve body 3A has a shape in which a conical tapered portion 3e is continuously provided around a circular portion 3a, and constitutes a diaphragm. The valve body 3A can be formed, for example, by plastic working a plate material made of SUS having a plate thickness of about 1 mm so that the center protrudes by press molding. It should be noted that an opening may be provided in the tapered portion 3e as in the above-described embodiment. The tapered portion 3e constitutes the deformed portion.

保持プレート9は、例えばアルミニウム製であって、内側環状部9aと、その周囲に配置された外側環状部9bと、内側環状部9aと外側環状部9bとを連結する3本の梁部9cとを有する。隣接する梁部9cとの間は、上下面を連通する開口である円弧状スリット9dとなっている。円弧状スリット9dが冷媒の流路を構成する。 The holding plate 9 is made of, for example, aluminum, and has an inner annular portion 9a, an outer annular portion 9b arranged around the inner annular portion 9a, and three beam portions 9c connecting the inner annular portion 9a and the outer annular portion 9b. Has. An arcuate slit 9d, which is an opening that communicates with the upper and lower surfaces, is formed between the adjacent beam portions 9c. The arcuate slit 9d constitutes the flow path of the refrigerant.

各梁部9cの径方向外側の上面が、外側環状部9bの上面と同じレベルであり、また径方向内側の上面が、内側環状部9aの上面と同じレベルにある。一方、内側環状部9aの上面レベルは、外側環状部9bの上面レベルより低くなっているため、各梁部9cは、中間に段差面9eを設けて両側の上面間を接続している。段差面9eは、保持プレートの軸線Lを軸線とする円筒面の一部となっており、その円筒面の内径は、弁体3Aの外径に略一致する。 The radial outer upper surface of each beam portion 9c is at the same level as the upper surface of the outer annular portion 9b, and the radial inner upper surface is at the same level as the upper surface of the inner annular portion 9a. On the other hand, since the upper surface level of the inner annular portion 9a is lower than the upper surface level of the outer annular portion 9b, each beam portion 9c is provided with a stepped surface 9e in the middle to connect the upper surfaces on both sides. The stepped surface 9e is a part of a cylindrical surface whose axis is the axis L of the holding plate, and the inner diameter of the cylindrical surface substantially coincides with the outer diameter of the valve body 3A.

外側環状部9bの外周には雄ねじ9fが形成されている。一方、図6において、弁室VSの上部内周には、雌ねじSCが形成されている。 A male screw 9f is formed on the outer circumference of the outer annular portion 9b. On the other hand, in FIG. 6, a female screw SC is formed on the upper inner circumference of the valve chamber VS.

組み付け時には、弁体3Aの外周を、保持プレート9の段差面9eに嵌合させた状態で、弁室VSの雌ねじSCに雄ねじ9fを螺合させ、工具(不図示)から突き出た3本の爪を円弧状スリット9dに係合させる。この状態から、工具を軸線L回りに回転させることで、保持プレート9が弁室VSに対して旋回しながら上昇し、弁体3Aの円形部3aが弁座20に当接する。その際の反力により、テーパ部3eの外周が段差面9eに突き当たって変形し、これにより弾性力を発揮するようになる(図6)。弁室VSに対する保持プレート9のねじ込み量を調整することで、円形部3aと弁座20との間に作用する予圧を調整できる。 At the time of assembly, the outer circumference of the valve body 3A is fitted to the stepped surface 9e of the holding plate 9, and the male screw 9f is screwed into the female screw SC of the valve chamber VS, and the three screws protruding from the tool (not shown). The claw is engaged with the arcuate slit 9d. From this state, by rotating the tool around the axis L, the holding plate 9 rises while turning with respect to the valve chamber VS, and the circular portion 3a of the valve body 3A comes into contact with the valve seat 20. Due to the reaction force at that time, the outer circumference of the tapered portion 3e abuts on the stepped surface 9e and is deformed, whereby an elastic force is exerted (FIG. 6). By adjusting the screwing amount of the holding plate 9 with respect to the valve chamber VS, the preload acting between the circular portion 3a and the valve seat 20 can be adjusted.

作動棒5が上方向に変位したときは、弁体3Aのテーパ部3eの弾性力で円形部3aが弁座20に着座した状態が維持される。弁室VSの冷媒は、図6に矢印で示すように、保持プレート9の円弧状スリット9d内、及びテーパ部3eの外側を通って、環状凹部27aまで進入するが、円形部3aが弁座20に着座しているため、連通孔27には進入することはできない。 When the operating rod 5 is displaced upward, the state in which the circular portion 3a is seated on the valve seat 20 is maintained by the elastic force of the tapered portion 3e of the valve body 3A. As shown by the arrow in FIG. 6, the refrigerant in the valve chamber VS enters the annular recess 27a through the inside of the arcuate slit 9d of the holding plate 9 and the outside of the tapered portion 3e, and the circular portion 3a enters the valve seat. Since he is seated at 20, he cannot enter the communication hole 27.

これに対し、作動棒5が下方向に移動すると、弁体3Aの円形部3aが下方に押圧され、それにより円形部3aが弁座20から離間するため、環状凹部27aから連通孔27に向かって冷媒が流れることとなる(図5参照)。 On the other hand, when the operating rod 5 moves downward, the circular portion 3a of the valve body 3A is pressed downward, whereby the circular portion 3a is separated from the valve seat 20, so that the annular recess 27a is directed toward the communication hole 27. The refrigerant will flow (see FIG. 5).

以上述べた変形例では、保持プレート9を弁室VSにねじ締結する例を示したが、例えばカシメや圧入を用いて固定することもできる。また、本発明は、膨張弁に限らず、定圧弁など種々の弁装置にも適用可能である。 In the modification described above, the holding plate 9 is screwed to the valve chamber VS, but it can also be fixed by caulking or press fitting, for example. Further, the present invention is applicable not only to expansion valves but also to various valve devices such as constant pressure valves.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能であり、また上述の実施形態における任意の構成要素の追加または省略が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. Within the scope of the present invention, any component of the above-described embodiment can be modified, and any component of the above-described embodiment can be added or omitted.

1 :膨張弁
2、2A :弁本体
3,3A :弁体
5 :作動棒
8 :パワーエレメント
9 :保持プレート
100 :冷媒循環システム
101 :コンプレッサ
102 :コンデンサ
103 :エバポレータ

1: Expansion valve 2, 2A: Valve body 3, 3A: Valve body 5: Operating rod 8: Power element 9: Holding plate 100: Refrigerant circulation system 101: Compressor 102: Condenser 103: Evaporator

Claims (6)

冷媒が進入する圧力検出室と、ガスが封入された圧力作動室とを内部に備えたケースと、
前記ケース内において、前記圧力検出室と前記圧力作動室とを仕切る可撓性のダイアフラムと、
前記ダイアフラムの変位に応じて開弁方向に移動する移動体と、
弁座を形成した弁室を備え、前記ケースに接合された弁本体と、
前記弁座に着座可能となるよう前記弁室内に配置され、前記移動体に当接する弁体と、を有し、
前記弁体は、金属製の円形板材から形成され、前記移動体から開弁方向の力を付与されたときに、前記弁室内に向かうように弾性変形することにより前記弁座から離間し、前記移動体から開弁方向の力を付与されないときは自身の弾性力により変形から復帰して、前記弁座に着座する、
ことを特徴とする弁装置。
A case equipped with a pressure detection chamber into which the refrigerant enters and a pressure operating chamber filled with gas,
In the case, a flexible diaphragm that separates the pressure detecting chamber and the pressure operating chamber, and
A moving body that moves in the valve opening direction according to the displacement of the diaphragm, and
A valve body having a valve chamber formed with a valve seat and joined to the case,
It has a valve body that is arranged in the valve chamber so that it can be seated on the valve seat and that comes into contact with the moving body.
The valve body is formed of a metal circular plate material, and when a force in the valve opening direction is applied from the moving body, the valve body is elastically deformed toward the valve chamber to be separated from the valve seat. When a force in the valve opening direction is not applied from the moving body, it recovers from the deformation by its own elastic force and sits on the valve seat.
A valve device characterized by that.
前記弁体は、中央が突出するよう塑性加工されたダイアフラムである、
ことを特徴とする請求項1に記載の弁装置。
The valve body is a diaphragm plastically processed so that the center protrudes.
The valve device according to claim 1.
前記弁体のダイアフラムは、板厚方向に貫通し、冷媒を通過させる流路を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の弁装置。
The diaphragm of the valve body has a flow path that penetrates in the plate thickness direction and allows the refrigerant to pass through.
The valve device according to claim 2.
前記弁体のダイアフラムを、前記弁本体に取り付ける保持プレートを有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の弁装置。
It has a holding plate for attaching the diaphragm of the valve body to the valve body.
The valve device according to claim 2.
前記保持プレートは、板厚方向に貫通し、冷媒を通過させる流路を有する、
ことを特徴とする請求項4に記載の弁装置。
The holding plate has a flow path that penetrates in the plate thickness direction and allows the refrigerant to pass through.
The valve device according to claim 4.
前記弁体は、前記移動体に当接する中央の当接部と、前記当接部から径方向外側に延在する変形部とを有し、前記弁体が前記弁室内に取り付けられて、前記移動体から前記当接部に開弁方向の力が付与されたとき、前記変形部が変形して弾性力を発生する、
ことを特徴とする請求項1に記載の弁装置。

The valve body has a central contact portion that comes into contact with the moving body and a deformed portion that extends radially outward from the contact portion, and the valve body is attached to the valve chamber and described as described above. When a force in the valve opening direction is applied from the moving body to the contact portion, the deformed portion is deformed to generate an elastic force.
The valve device according to claim 1.

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