JP4053846B2 - 電気式膨張弁 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気式膨張弁に関し、更に詳しくは、膨張弁としての機能に加えて、圧力制御弁(リリーフバルブ)としての機能を併せ持つ電気式膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
空調機等の冷凍サイクルにおいて、冷媒を膨張させる電気式膨張弁と、所定以上の冷媒圧(異常冷媒圧)が生じた場合の逃し弁としての圧力制御弁とを設ける場合に、従来、それぞれの別個の弁を配置する必要があった。そこで、冷凍サイクルをできるだけ小型化・低価格化を図り、所要スペースを少なくするために、部品の単一化が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記要望を実現することにあり、従来の電気式膨張弁の機能と、圧力制御弁の機能とを併せ持つ単体としての電気式膨張弁を提供することにある。
【0004】
【課題を解決する手段】
本発明は、上記課題を達成するために、下記の手段を講じた。即ち、
請求項1記載の電気式膨張弁は、通電可能なソレノイド部と、ソレノイド部への通電量に応じて磁化する吸引子と、ソレノイド部への通電による磁化程度に応じて摺動するプランジャと、弁座を有し流体入口と流体出口との間の流体流路に配置される弁シートと、プランジャに連結される主弁体と、プランジャを介して主弁体を弁座方向に付勢しているバネと、を備え、前記弁シート部材は、筒状に形成され、前記流体入口に連通し小円径孔からなるオリフィスを有する弁座と、該オリフィスの横断面積より大きい横断面積であり流体出口に連通する抜き孔を有するオリフィス径大部と、を具備し、前記主弁体は、先端に形成され弁座に当接する第1の受圧部と、段部を介して径大部となる第2の受圧部と、を具備し、ソレノイド部への通電が「オフ」のときは、前記バネのバネ圧により主弁体は弁座に当接して弁は閉状態となり、流体入口冷媒圧が所定圧以上になると冷媒圧の程度に応じ前記バネのバネ圧に抗して主弁体による弁は開状態となって、冷媒は抜き孔から流体出口に至り、ソレノイド部への通電を「オン」のときは、通電量に応じて、プランジャを摺動させて主弁体の弁開度が可変であることを特徴とする。
請求項2記載の電気式膨張弁は、上記請求項1記載の電気式膨張弁において、吸引子側に設けられる第1のバネ受けと、プランジャに連結される第2のバネ受けと、を有し、上記バネはこれらのバネ受けに介装されることを特徴とする。
【0005】
請求項3記載の電気式膨張弁は、上記請求項2記載の電気式膨張弁において、上記第1のバネ受は吸引子に調整自在に螺合されて、当該第1のバネ受の調整により上記バネの弾力調整をし上記所定圧が可変であることあることを特徴とする
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明に係る電気式膨張弁の縦断面図である。なお、以下、図面に従って説明するが、上・下・左・右という表現は、図面の記載に伴うものであり、実際の位置関係とは、必ずしも一致するものではない。
【0008】
本実施形態にかかる電気式膨張弁は、空調機等の冷凍サイクルに用いられるものであって、略直方体の、例えばアルミニウム合金等からなる金属製のブロック本体100と、同ブロック本体100内の主弁体40をソレノイドを用いた電磁式によって開閉する電磁弁60とからなる。ブロック本体100には、図1に示すように、その右側面101に冷凍サイクルの上流側の管路が連結される流体入口10が形成され、流体入口10に連続して上記右側面に向かい合うブロック本体100の左側面102に向かって入口通路11が形成されている。
【0009】
また、ブロック本体100の左側面102には、冷凍サイクルの下流側の管路が連結される流体出口20が形成され、該流体出口20に連続して出口通路21が右側面101に向けて水平に形成されている。そして、その中途部には、ブロック本体100の上方に向けて均圧連通孔22が形成されるとともに、この均圧連通孔22と並行して流体連通孔23が形成される。また、ブロック本体100の上部には、一定深さの電磁弁取付孔35が形成され、その中央底部は前記の流体連通孔23と連通している。
【0010】
次に、弁部について説明する。
弁部は弁シート部材30と、主弁体40とから構成される。先ず、弁シート部材30について説明する。弁シート部材30は、上記流体連通孔23に嵌装される。弁シート部材30は、所定長さで筒状に形成され、その下部には弁座31が形成されると共に、該弁座31には小円径孔からなるオリフィス32が形成されている。また、オリフィス32は流体連通孔23に連通している。
更に、上記オリフィス32の上部には、大円径孔からなるオリフィス径大部33が設けられる。このオリフィス径大部33の横断面積は、前記オリフィス32の横断面積よりも大きく設定されている。また、このオリフィス径大部33の上部位置には、抜き孔34が複数個形成され、該抜き孔34は、弁シート部材30外側の弁内流路36(後述)に連通している。したがって、流体入口10から流体出口20への流体流路は、流体入口10から入口通路11、流体連通孔23、オリフィス32、オリフィス径大部33、抜き孔34、弁内流路36、均圧連通孔22、及び、出口通路21を連通して流体出口20に至ることになる。
【0011】
次に、主弁体40について説明する。
上記弁シート部材30内には主弁体40が設けられる。主弁体40は、全体として横断面円形の棒形状となっており、その最下部の径小部42と、該径小部42の上部に続く径大部43と、該径大部43の上部に続く弁棒部44から構成される。上記径小部42の直径は、オリフィス32の内径より大きく且つオリフィス径大部33の内径より小さく形成されている。また、径小部42の下部先端の弁座31への弁座当接部41は円錐傾斜面状に形成され、この円錐傾斜面が冷媒圧の第1の受圧部を構成している。
また、径大部43の直径は、オリフィス径大部33の内径より若干小さく形成されている。また、該径小部42に続く径大部43の段部が、冷媒圧の第2の受圧部を形成している。
【0012】
而して、主弁体40が、所定以上の冷媒圧によって上動したとき、径大部43内の冷媒を抜き孔34から急速に排出させるために、冷媒の流路である抜き孔34と径小部42とを速やかに広く連通させる必要があり、そのために、径小部42と前記抜き孔34の部分とが重なるように設定している。
更に、径大部43に続く弁棒部44は、後述のプランジャ68に形成されている弁棒孔68bに嵌合・固定可能な形状となっている。
【0013】
次に、電磁弁取付孔35に装着される電磁弁60について説明する。
電磁弁60を構成するソレノイド部63は、ソレノイドハウジング62内に収納され、該ソレノイドハウジング62の下部に形成されたねじ部により、電磁弁取付孔35にシール材、例えばガスケット(図示せず)を介して螺合・固定される。そして、電磁弁取付孔35と、ソレノイドハウジング62の下部との間に隙間が形成され、この隙間は弁内流路36として、上記抜き孔34と均圧連通孔22と連通している。なお、符号64はソレノイド部63を構成するコイルであり、ボビン65に捲回されている。
【0014】
また、前記ソレノイドハウジング62の内部の下部には、円筒状のスリーブ61が設けられると共に、その上部には吸引子67が一体的に固定される。該吸引子67は全体として筒状に形成され、スリーブ61と同一外径で、その下部には押棒69が上下動可能に挿通されている。
また、押棒69の上端部の吸引子67の筒内に押棒側バネ受け69aが設けられ、吸引子67の上部筒内には調整ねじ70が上下調節自在に螺合されており、該調整ねじ70の下部には調整側バネ受け71が配置されている。そして、上記押棒側バネ受け69aと調整側バネ受け71との間にバネ72が介装されている。該バネ72は、押棒69、プランジャ68及び弁棒部44を介して弁座当接部41を下方(弁座31方向)に付勢している。
【0015】
さらに、押棒69の下端部はフランジ形状に形成されており、そのフランジ部69bが上記プランジャ68の上端部に当接又は固定されて連結され、上記プランジャ68はスリーブ61に案内されて上下可動に設けられていると共に、プランジャ68の中心部に形成された弁棒孔68bには弁主体40の弁棒部44が嵌合・固定され、プランジャ68の上下動にしたがって弁棒部44が上下動する。なお、上記押棒69の下端部のフランジ部69bには、切欠き部69cが設けられ、プランジャ68の一側部に穿設された均圧孔68aにより、弁内流路36と、プランジャ68上部空間とを連通している。したがって、出口通路21、均圧連通孔22、弁内流路36、均圧孔68a及び弁棒孔68bの空間は連通状態になる。よって、主弁体40の上下部には差圧が発生しないのでバネ72の弾力調整に影響を及ぼさず、さらにはプランジャ68の上下動によって弁座当接部41の弁座31への接離による弁開度を得ることが可能となり、開弁の基準値の設定および弁開度の制御を正確に行うことができる。
【0016】
なお、上記吸引子67の下部は、全周にわたって円錐台形状で凹状に後退させて形成されると共に、相対するプランジャ68の上端部側は、円錐台形状で凸状に形成されている。この構成により、電磁弁60に対する通電量の大小により、プランジャ68に連動する主弁体40の上下動を迅速に且つ略リニア状態で調整が可能である。
また、調整ねじ70は、ソレノイドハウジング62上部のプレート76の上方に装着されたコネクタ一体型のコイルアセンブリ75のドライバ部75aにより調整される。また、吸引子67と調整ねじ70との係合部はO−リング74により水密状に連結され、コイルアセンブリ75は、O−リング73を介してソレノイドハウジング62に装着される。而して、上記調整ねじ70によるバネ72の弾力調整は、弁部における主弁体40の弁シート部材30側への初期弾力設定による開弁の基準値の設定を行なうためであり、上記弾力調整により基準値の選択が可能となる。
【0017】
かかる構成により、本実施の形態の電気式膨張弁は、電磁弁60のソレノイド部63への通電が「オフ」のときは、吸引子67等は励磁せず、したがって、バネ72のバネ圧により、押棒69、プランジャ68、及び、主弁体40は下方に押圧され、主弁体40の弁座当接部41は弁シート部材30側の弁座31に当接して閉状態となっている。
しかし、この電磁弁60への通電が「オフ」において、流体入口10からの冷媒圧が上記基準値以上になると、冷媒圧の程度に応じバネ72のバネ圧に抗して主弁体40は上動し、弁部は開状態となって、冷媒は流体入口10から入口通路11、流体連通孔23、オリフィス32、オリフィス径大部33、抜き孔34、弁内流路36、均圧連通孔22、及び、出口通路21を連通して流体出口20に至ることになる。
【0018】
しかも、上記冷媒の流れにおいて、冷媒圧の程度が上記基準値圧以上の異常冷媒圧になると、主弁体40の更なる上動により、径小部42が抜き孔34に重なり、抜き孔34からの冷媒の通過量が増大すると、オリフィス32を通過する冷媒が多くなり、第1の受圧部に加えて第2の受圧部に作用し、主弁体40は受圧面積が拡大した分だけ、冷媒による荷重が大きくなり一挙に上動することになる。その結果、冷媒は急速に流体出口20に抜けることになり、冷媒の異常高圧に伴う弊害を回避することができる。
【0019】
上記構成の電気式膨張弁において、ソレノイド部63への通電を「オン」としたときは、通電量に応じて、吸引子67等が磁化し、磁化程度に応じてプランジャ68を上下動させて主弁体40の弁開度を可変する。その結果、弁開度に応じて流体入口10に流入した冷媒はオリフィス32を経て膨張され、抜き孔34、弁内流路36、均圧連通孔22を経て出口通路21より流体出口20へと流出する。
【0020】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているから、流体を膨張させる電気式膨張弁と、異常流体圧が生じた場合の逃し弁としての圧力制御弁とを単体の弁として構成することができるので小型化され、省スペースを実現できる電気式膨張弁を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気式膨張弁の縦断面図。
【符号の説明】
10・・流体入口 11・・入口通路
20・・流体出口 21・・出口通路 22・・均圧連通孔
23・・流体連通孔
30・・弁シート部材 31・・弁座 32・・オリフィス
33・・オリフィス径大部 34・・抜き孔
35・・電磁弁取付孔 36・・弁内流路
40・・主弁体 41・・弁座当接部 42・・径小部
43・・径大部 44・・弁棒部
60・・電磁弁 61・・スリーブ
62・・ソレノイドハウジング 63・・ソレノイド部
64・・コイル 65・・ボビン 67・・吸引子
68・・プランジャ 68a・・均圧孔 68b・・弁棒孔
69・・押棒 69a・・押棒側バネ受け
69b・・フランジ部 69c・・切り欠き部
70・・調整ねじ 71・・調整側バネ受け
72・・バネ 73,74・・O−リング
75・・コイルアセンブリ 75a・・ドライバ部 76・・プレート
100・・ブロック本体 101・・(ブロック本体の)右側面
102・・(ブロック本体の)左側面

Claims (3)

  1. 通電可能なソレノイド部と、ソレノイド部への通電量に応じて磁化する吸引子と、ソレノイド部への通電による磁化程度に応じて摺動するプランジャと、弁座を有し流体入口と流体出口との間の流体流路に配置される弁シートと、プランジャに連結される主弁体と、プランジャを介して主弁体を弁座方向に付勢しているバネと、を備え、
    前記弁シート部材は、筒状に形成され、前記流体入口に連通し小円径孔からなるオリフィスを有する弁座と、該オリフィスの横断面積より大きい横断面積であり流体出口に連通する抜き孔を有するオリフィス径大部と、を具備し、
    前記主弁体は、先端に形成され弁座に当接する第1の受圧部と、段部を介して径大部となる第2の受圧部と、を具備し、
    ソレノイド部への通電が「オフ」のときは、前記バネのバネ圧により主弁体は弁座に当接して弁は閉状態となり、流体入口冷媒圧が所定圧以上になると冷媒圧の程度に応じ前記バネのバネ圧に抗して主弁体による弁は開状態となって、冷媒は抜き孔から流体出口に至り、
    ソレノイド部への通電を「オン」のときは、通電量に応じて、プランジャを摺動させて主弁体の弁開度が可変であることを特徴とする電気式膨張弁。
  2. 吸引子側に設けられる第1のバネ受けと、プランジャに連結される第2のバネ受けと、を有し、上記バネはこれらのバネ受けに介装されることを特徴とする請求項1に記載の電気式膨張弁。
  3. 上記第1のバネ受は吸引子に調整自在に螺合されて、当該第1のバネ受の調整により上記バネの弾力調整をし上記所定圧が可変であることあることを特徴とする請求項2に記載の電気式膨張弁。
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