JP2848812B2 - 電動膨張弁 - Google Patents

電動膨張弁

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロン等の冷媒を
用いる冷凍回路に使用する膨張弁に関し、特に自動車等
の車両に用いる電動膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来冷凍回路に用いられている電動膨張
弁の代表的な1例を図3を用いて説明する。同図におい
て符号1は弁本体であり、該弁本体1は流体入口1aと
流体出口1bが設けられた流路に弁座2が設けられ、該
弁座に対向して雄ねじ管4が固設されており、該雄ねじ
管4に軸方向に摺動し弁座2に接離可能なニードル3が
設けられている。
【0003】また、中心部に雌ねじ7を有するローター
6が前記雄ねじ管4の外周に回転可能に螺合されてお
り、該ローター6にニードル3がばね3aを介して押圧
できるように保持されている。また本体1にはローター
ケース9が設けられ、該ローターケース9の外周に電磁
コイル8が配置されている。
【0004】また該ローターケース9の内部には螺旋状
の案内リング10を巻いた心棒11が軸方向に固定さ
れ、該案内リング10にはローター9に固定されたスラ
イダー12が係合されていて、ローター6が必要以上に
回動しニードル3が弁座2を損傷しないようにしてい
る。そして、電磁コイル8に通電することによりとロー
ター6が回動しニードル3を弁座2に接離するようにな
っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3より判るように従
来の電動膨張弁は電磁コイル8と永久磁石5より構成さ
れたステッピングモーターを用いた電動膨張弁であり、
ローター6の回動を止めるために心棒11に巻かれた案
内リング10とスライダー12などを必要とし、装置が
複雑で大きくなると共に高価なステッピングモーターを
用いなければならず、またローター6は螺合片持ちの構
造であり振動に弱く、さらには回動するためニードル3
の軸方向の動作応答性が悪化するなどの欠点を有する。
【0006】本発明は上記従来の問題点に鑑み、簡単な
構造で冷媒の絞り量の制御が可能で、さらに振動に強い
安価な電動膨張弁を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の電動
膨張弁に於いては、外周にソレノイドコイル25が配置
された管26の一端に入口開口27aを持つ固定鉄心2
7が固着され、他端に出口開口28aを持つストッパ2
8が固着された弁本体20と、中心軸方向に連通穴21
aを有し、前記固定鉄心27の中心に設けられた穴内を
軸方向に摺動自在に配置されたピストン21と、前記ピ
ストン21と固定鉄心27との間に設けられたピストン
復帰用の復帰ばね23と、前記ピストン21に一端を接
し、中心に連通穴22aを有して前記管26の中を摺動
可能に設けられた可動鉄心22と、底付き円筒形をな
し、該底に絞り穴24aを有すると共にピストン21と
の摺動部側壁に該ピストン21により開閉される複数の
細穴24bが設けられ、前記固定鉄心27に固設された
ノズル24とより成り、前記ソレノイドコイル25への
通電量を調節することにより固定鉄心の入口開口27a
からストッパの出口開口28aへ流れる流体の流量を制
御可能としたことを特徴とする。
【0008】また、請求項2の電動膨張弁に於いては、
前記ノズル24に設けられた複数の細穴24bはピスト
ン21の端部により開閉可能で、軸方向螺旋状に位置を
ずらされ且つ各細穴24bの開口は各々を直線に投影し
たとき一部が重なるように配置されていることを特徴と
する。また、請求項3の電動膨張弁に於いては、前記ピ
ストン21の連通穴21a及び可動鉄心22の連通穴2
2aの開口面積は、前記ノズル24に設けられた絞り穴
24aの開口面積と複数の細穴24bの開口面積の合計
よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【0009】この構成を採ることにより、請求項1の電
動膨張弁は、ソレノイド25を用いているため応答性に
優れ、ソレノイドコイル25への電流を増加させること
で可動鉄心22は復帰ばね23の力と牽引力の釣り合う
位置に移動し、それに付随しピストン21も移動してノ
ズル24の側面に設けた細穴24bを閉じ、最後はノズ
ル24の絞り穴24aを設けた壁に当接して停止する。
【0010】従って、ソレノイドコイル25への電流量
を調節することによりノズル外周の細穴24bの開口面
積を変化させ入口開口27aより出口開口28aへ通過
する流体の流量を可変可能である。またピストン21は
外周部で細穴24bを開閉するためピストン21の移動
による入口側よりの圧力の変化を受けない構成であると
共に、ピストン21がノズル24に当接し停止した状態
ではノズル24の絞り穴24aの開口面積に対する最低
の流量を確保する。
【0011】また、請求項2の電動膨張弁は、ノズル2
4に設けた複数の細穴24bの開口を直線に投影したと
き各々の開口の一部が重なるように配置したことで、ピ
ストン21の移動量により連続的に細穴24bの開口面
積を変化可能にしている。
【0012】また、請求項3の電動膨張弁は、ピストン
21及び可動鉄心22の中心部の連通穴21a,22a
の開口面積を、ノズル24に設けた絞り穴24aの開口
面積と複数の細穴24bの開口面積の合計より大きく設
定することで、入口開口27aと出口開口28aの間に
生じる圧力差はノズル部に生じるため可動鉄心22には
復帰ばね23の荷重のみ働き、可動鉄心22の安定した
動作が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
図であり、(a)は断面図、(b)はノズルの拡大断面
斜視図、(c)はノズルの展開図である。本実施の形態
は、弁本体20と、ピストン21と、該ピストンに一端
を接した可動鉄心22と、該可動鉄心を復帰させる復帰
ばね23と、前記ピストン21と協同して流量を調節す
るノズル24とを具備して構成されている。そして弁本
体20は、外周にソレノイドコイル25が配置された管
26の一端に入口開口27aを有する固定鉄心27が固
着され、他端に出口側開口28aを有するストッパ28
が固着されている。
【0014】そして、固定鉄心27は一端より入口開口
27aが形成され、中央部にノズル24が固設され、他
端はテーパー状に形成されている。また、該固定鉄心2
7の中央部に固設されたノズル24は、底付き円筒状を
なし、その底部に絞り穴24aが穿設されると共に、円
筒部に軸方向螺旋状に複数の細穴24bをが穿設されて
おり、この各細穴24bはそれぞれを直線に投影したと
き互いに穴の一部が重なるように配置されている。即
ち、(c)図の展開図に示すようにピストンのストロー
ク方向に各細穴24bの一部がΔだけ重なっている。従
って、この各細穴24bはピストン21で順次塞がれた
とき開口面積が不連続とならないようになっている。
【0015】また、該ノズル24の円筒内には、中心軸
方向に連通穴21aを有するピストン21の一端が摺動
自在に挿入されるようになっており、該ピストン21の
一端でノズル24の細穴24bを開閉するようになって
いる。また該ピストン21と固定鉄心27との間には復
帰ばね23が挿入されている。
【0016】また、可動鉄心22は、一端をピストン2
1に接し同端部を固定鉄心27と同形のテーパー面を持
ち中心軸方向に連通穴22aを設けている。ここで、ピ
ストン21の連通穴21a及び可動鉄心22の連通穴2
2aの開口面積をノズル24に設けられた絞り穴24a
と複数の細穴24bの合計の開口面積よりも大きくなる
ように設定している。
【0017】このように構成された本実施の形態の作用
を図2により説明する。同図は自動車用の冷凍回路に適
用した1例であり、エンジンで駆動されるコンプレッサ
ー30の出口につながるコンデンサー31に固定鉄心2
7の入口開口27aが接続されて高圧回路部が形成さ
れ、ストッパ28の出口開口28aがコンプレッサー3
0の吸込側に接続されたエバポレータ32に接続されて
低圧回路部が形成され、該高圧回路部と低圧回路部とで
冷凍回路が構成され、ノズル24において冷媒の膨張作
用を行うようになっている。
【0018】そして、ソレノイドコイル25に通電しな
い状態では可動鉄心22は復帰ばね23に押圧されて左
方向に移動しストッパ28に当接している。この状態で
ピストン21はノズル24の全ての細穴24bを開口
し、絞り穴24aと合わせ冷媒の絞り作用を行う。
【0019】次に、ソレノイドコイル25に通電すると
固定鉄心27とテーパー面で対峙する可動鉄心22は、
軸方向の位置に関係なく電流に比例した固定鉄心27方
向への牽引力が得られ、任意の電流による可動鉄心22
の牽引力と復帰ばねの抗力との釣り合った位置まで移動
する。この時ピストン21は可動鉄心22に押され移動
量に応じ端部でノズル24の細穴24bを閉じる。
【0020】従って、ソレノイドコイル25への電流を
制御することでピストン21により閉じられる細穴24
bの開口面積を連続的に変化させることができ、必要に
応じた流量が得られる。さらに、ソレノイドコイル25
への電流量を増加させると可動鉄心22はピストン21
を移動させピストン21の先端がノズル24の絞り穴2
4aの壁に当接し停止して絞り穴24aに対応する最低
の流量を確保する。
【0021】また、ピストン21の連通穴21aと可動
鉄心22の連通穴22aの開口面積はノズル24の絞り
穴24aと複数の細穴24bとの合計の開口面積より大
きく設定することで冷媒の絞りにより生じる圧力差はノ
ズル24で受けることになり可動鉄心22及びピストン
21には圧力による外力が生じないためソレノイドコイ
ル25への電流に対する可動鉄心22とピストン21の
安定した作動を可能としている。
【0022】
【発明の効果】本発明の電動膨張弁に依れば、ソレノイ
ドを用いることで可動部の可動鉄心及びピストンの応答
性に優れ、また常に復帰ばね及びソレノイドの牽引力が
働いているため振動に強く、ピストン及び可動鉄心には
復帰ばねの力のみが作用する構造であり安定した動作が
得られ、ソレノイドコイルへの電流を制御することでエ
ンジンの回転数やエバポレータの温度変化に合わせた最
適な絞り量が得られ、ソレノイドを用いた簡単な構成で
小型で安価であるとともに応答性に優れた電動膨張弁を
提供可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す図で、(a)は断面
図、(b)はノズルの拡大断面斜視図、(c)はノズル
の展開図である。
【図2】本発明の実施の形態を自動車用の冷凍回路に適
用した例を示す図である。
【図3】従来の電動膨張弁の1例を示す断面図である。
【符号の説明】
20…弁本体 21…ピストン 22…可動鉄心 23…復帰ばね 24…ノズル 25…ソレノイドコイル 26…管 27…固定鉄心 28…ストッパ 30…コンプレッサー 31…コンデンサー 32…エバポレーター

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周にソレノイドコイル(25)が配置
    された管(26)の一端に入口開口(27a)を持つ固
    定鉄心(27)が固着され、他端に出口開口(28a)
    を持つストッパ(28)が固着された弁本体(20)
    と、 中心軸方向に連通穴(21a)を有し、前記固定鉄心
    (27)の中心に設けられた穴内を軸方向に摺動自在に
    配置されたピストン(21)と、 前記ピストン(21)と固定鉄心(27)との間に設け
    られたピストン復帰用の復帰ばね(23)と、 前記ピストン(21)に一端を接し、中心に連通穴(2
    2a)を有して前記管(26)の中を摺動可能に設けら
    れた可動鉄心(22)と、 底付き円筒形をなし、該底に絞り穴(24a)を有する
    と共にピストン(21)との摺動部側壁に該ピストン
    (21)により開閉される複数の細穴(24b)が設け
    られ、前記固定鉄心(27)に固設されたノズル(2
    4)とより成り、 前記ソレノイドコイル(25)への通電量を調節するこ
    とにより固定鉄心の入口開口(27a)からストッパの
    出口開口(28a)へ流れる流体の流量を制御可能とし
    たことを特徴とする電動膨張弁。
  2. 【請求項2】 前記ノズル(24)に設けられた複数の
    細穴(24b)はピストン(21)の端部により開閉可
    能で、軸方向螺旋状に位置をずらされ且つ各細穴(24
    b)の開口は各々を直線に投影したとき一部が重なるよ
    うに配置されていることを特徴とする請求項1記載の電
    動膨張弁。
  3. 【請求項3】 前記ピストン(21)の連通穴(21
    a)及び可動鉄心(22)の連通穴(22a)の開口面
    積は、前記ノズル(24)に設けられた絞り穴(24
    a)の開口面積と複数の細穴(24b)の開口面積の合
    計よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項
    1記載の電動膨張弁。
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