JP2021156429A - 圧力調整弁 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書および特許請求の範囲の記載において、「一端」及び「他端」とは、図面における「下方」及び「上方」を示す。また、本明細書および特許請求の範囲の記載において、「感圧用ベローズの有効受圧面積」とは、蛇腹部における最小内径及び最大内径の平均内径に基づいて算出した受圧面積を示す。
<圧力調整弁の構成について>
図1及び図2を用いて、本発明の第1の実施形態に係る圧力調整弁100について説明する。圧力調整弁100は、バルブ本体5、ガイド部40、ニードル弁50、感圧用ベローズ60、受け部材70、圧縮コイルばね80、調整ねじ部材90から主に構成される。以下、圧力調整弁100のそれぞれの構成について説明する。ここで、詳細は後述するが、本実施形態において、圧縮コイルばね80を、感圧用ベローズ60の外周側に軸方向に重ねて配置させることにより、従来の圧力調整弁が有する問題点(軸方向への大型化)を解消させることができる。
以上説明した構成を有する圧力調整弁100の動作について説明する。ここで、圧力調整弁100が用いられる対象を冷媒回路として説明するが、これに限らない。圧力調整弁100において、入口ポート11は、高圧(一次側圧力P1)側の流入管1と接続され、出口ポート12は、低圧(二次側圧力P2)側の流出管2と接続される。
一次側圧力P1が設定値よりも低い場合(例えば、圧縮機の吐出圧力が低下した状態など)には、図1(b)に示すように、弁部51aが弁座15に着座しており、閉弁状態となっている。その際、二次側圧力P2は、弁室13、導通路16、背圧室17、及び、小径部52と挿通孔42との第2の間隙G2を介して、感圧用ベローズ60の内部空間に導入される。
P2×S1+P1×S2+P2×S3+F1=P2×S4+P2×S5+F2 (式1)
ここで、P1:一次側圧力[N/mm2]
P2:二次側圧力[N/mm2]
S1:感圧用ベローズ60の有効受圧面積[mm2]
S2:弁座15の内側における弁部51aの受圧面積[mm2]
S3:弁座15の外側における弁部51aの受圧面積[mm2]
S4:段差部53の受圧面積[mm2]
S5:他端部52aの受圧面積[mm2]
F1:感圧用ベローズ60による付勢力[N]
F2:圧縮コイルばね80の付勢力[N]
一次側圧力P1が設定値((−F1+F2)/S2)よりも高い場合(例えば、圧縮機の吐出圧力が上昇した状態など)には、不図示であるが、弁部51aが弁座15に離間しており、開弁状態となっている。この際、一次側圧力P1の上昇にともない弁開度が大きくなるが、最大の弁開度は、ニードル弁50の段差部53とガイド部40とが当接することにより規定されている。
図2(a)を用いて、本発明の第2の実施形態に係る圧力調整弁100について説明する。ここで、図中の受け部材70については、説明の便宜上省略している。第2の実施形態に係る圧力調整弁100は、ニードル弁50の小径部52の他端側に拡径部52eを設けた点で、第1の実施形態の圧力調整弁100と主に相違するが、その他の基本構成は第1の実施形態と同一である。ここで、同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
図2(b)を用いて、本発明の第3の実施形態に係る圧力調整弁100について説明する。ここで、図中の受け部材70については、説明の便宜上省略している。第3の実施形態に係る圧力調整弁100は、ニードル弁50の小径部52と感圧用ベローズ60の閉鎖部62とをスポット溶接等の固着手段により固着させた点で、第1の実施形態の圧力調整弁100と主に相違するが、その他の基本構成は第1の実施形態と同一である。ここで、同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態の圧力調整弁100は、例示する冷媒回路だけでなく、あらゆる流体装置及び流体回路に適用可能であることは言うまでもない。また、本発明は、上述した各形態や、各実施形態、随所に述べた変形例に限られることなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、適宜の変更や変形が可能である。
1 流入管
2 流出管
5 バルブ本体
10 弁ハウジング
11 入口ポート
12 出口ポート
13 弁室
14 ニードル弁保持孔
15 弁座
16 導通路
17 背圧室
18 環状凹部
20 ベローズケース
21 ベローズ収容室
22 雌ねじ部
30 エンドキャップ
40 ガイド部
41 ボス部
42 挿通孔
50 ニードル弁
51 大径部
51a 弁部
52 小径部
52a 他端部
52e 拡径部
53 段差部
60 感圧用ベローズ
61 開口部
62 閉鎖部
63 蛇腹部
70 受け部材
71 脚部
72 頭部
73 胴部
80 圧縮コイルばね(付勢部材)
90 調整ねじ部材
91 雄ねじ部
D ニードル保持孔の内径
F1 感圧用ベローズによる付勢力
F2 圧縮コイルばねの付勢力
G1 大径部とニードル弁保持孔との間隙
G2 小径部と挿通孔との間隙
H 環状溝の深さ
L ニードル保持孔に挿通される大径部の軸方向の長さ
P1 一次側圧力
P2 二次側圧力
S1 感圧用ベローズの有効受圧面積
S2 弁座の内側における弁部の受圧面積
S3 弁座の外側における弁部の受圧面積
S4 段差部の受圧面積
S5 他端部の受圧面積
Claims (7)
- 弁座により画定される入口ポートと、出口ポートと、前記入口ポート及び前記出口ポートと連通する弁室と、を有する弁ハウジングと、
前記弁室内にて軸方向に摺動可能に配置され、前記弁座に対して近接または離間可能な弁部を有する大径部と、前記大径部から軸方向に延びる小径部と、を有するニードル弁と、
内部空間が前記出口ポートと連通する感圧用ベローズと、
前記感圧用ベローズの外周側に軸方向に重ねて配置され、前記感圧用ベローズを介して、前記ニードル弁を前記弁座に対し近接する方向に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする圧力調整弁。 - 前記感圧用ベローズは、一端側に開口部と、蛇腹部と、他端側に前記蛇腹部と一体的に形成される又は別部材により閉鎖される閉鎖部と、を有し、
前記感圧用ベローズの座屈防止手段は、前記小径部を前記蛇腹部の内周面と対向配置させることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整弁。 - 前記弁ハウジングは、軸方向に沿って、前記弁室、軸方向に貫通するニードル弁保持孔、前記弁室と連通する背圧室、及び、前記感圧用ベローズを収容するベローズ収容室を有し、
ガイド部は、前記背圧室と前記ベローズ収容室とを画定するとともに、軸方向に貫通する挿通孔を有しており、
前記ニードル弁の前記大径部及び前記小径部は、それぞれ、前記ニードル弁保持孔及び前記挿通孔内に軸方向に配設され、前記大径部と前記ニードル弁保持孔との間、及び、前記小径部と前記ガイド部の前記挿通孔との間には、それぞれ、第1の間隙及び第2の間隙が形成されており、
前記感圧用ベローズの座屈防止手段は、前記第1の間隙が、前記第2の間隙より小さく、前記ニードル保持孔に挿通される前記大径部の軸方向の長さが、前記ニードル保持孔の内径より大きいことを特徴とする請求項2に記載の圧力調整弁。 - 前記座屈防止手段は、前記小径部を前記閉鎖部に当接させ、前記小径部及び前記付勢部材により、前記閉鎖部を軸方向に挟持することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の圧力調整弁。
- 前記付勢部材と前記感圧用ベローズとの間に、円板状の頭部、円筒状の胴部及びフランジ状の脚部を有する受け部材をさらに備え、
前記頭部及び前記脚部が、前記閉鎖部及び前記付勢部材のそれぞれに係合されており、
前記座屈防止手段は、前記胴部を前記蛇腹部の外周面と対向配置させることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の圧力調整弁。 - 前記閉鎖部と当接する前記小径部の端部に拡径部を設け、
前記座屈防止手段は、前記拡径部の外周面を前記蛇腹部の内周面と常時接触させることを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の圧力調整弁。 - 前記座屈防止手段は、前記小径部の端部と前記閉鎖部とを固着させることを特徴とする請求項2から6のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
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