JP4077915B2

JP4077915B2 - 電磁弁及び該電磁弁を備えた多段式流量制御弁

Info

Publication number: JP4077915B2
Application number: JP34278197A
Authority: JP
Inventors: 正幸今井; 良輔津久井
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: JPH11173453A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁及び多段式流量制御弁に係り、特に粘度の高い冷媒の流量を制御するのに適した電磁弁及び多段式流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から冷凍循環系において凝縮圧力（温度）を安定に制御することは、膨張弁への最適冷媒流量の確保や圧縮機への過負荷を防止する等の点で重要とされており、その冷媒流量の調整を行うための制御弁として、無段階に調整するものと多段階に調整するもの等がある。
図５は、前記冷媒流量の調整を多段階に行う制御弁を模式的に示す図であり、凝縮器と蒸発器との間には、第１の制御弁１と、第２の制御弁２と、オリフィス３とが設けられており、蒸発器側に導かれる冷媒の流量は、該第１の制御弁１、第２の制御弁２及びオリフィス３の弁開動作によって決定されるようになっている。
【０００３】
即ち、前記第１の制御弁１と第２の制御弁２とが閉じている場合には、オリフィス３のみを介して冷媒が流れるため、その流量は最小となり、第１の制御弁１が開けられた場合には、該第１の制御弁１とオリフィス３とを介して冷媒が流れるため、その流量は中程度となり、第２の制御弁２も開けられた場合には、該第１の制御弁１、第２の制御弁２及びオリフィス３を介して冷媒が流れるため、その流量は最大となるといった３段階の段階制御が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の多段階に冷媒流量の調整を行うものにあっては、流量通路に対し前記第１の制御弁１、第２の制御弁２及びオリフィス３を別個に設ける必要があるため、部品点数が多くなり、構成が複雑になってしまうばかりか、コスト低減の妨げとなってしまうという問題があった。
【０００５】
しかも、従来の前記各第１の制御弁１及び第２の制御弁２の弁体は、単に弁孔を開閉する機能をもった形状とされているため、例えば臭化リチウム等のような粘度の高い冷媒を使用する場合、前記弁体が前記冷媒の背圧による影響により弁閉動作が緩慢となってしまい、適切な弁閉動作が行われなくなってしまうばかりか、冷媒の粘度が変っても弁閉動作を一定にすることができないといった問題もある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡単な構成でコスト低減を図ることができると共に、冷媒の粘度が変っても弁閉動作を一定にすることができる多段式流量制御弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る電磁弁は、弁室の弁孔に対して進退自在とされる摺動自在のプランジャを有する電磁弁であって、前記プランジャは、その先端部分に設けられた嵌合孔に保持されて前記弁孔を開閉する弁体を有し、該弁体には、流体による背圧を逃がすための通路が形成され、該通路は、前記弁体の周面に形成された複数本の縦スリットと、前記弁体における弁孔閉塞面とは反対側の面に設けられた横スリットと、前記弁体における弁孔閉塞面及びその反対側の面に形成され、前記縦スリットと前記横スリットとを連通させる段差部とにより構成されており、前記縦スリット、横スリット及び段差部により前記弁室と流体の入口通路とが連通していることを特徴としている。
上述の如く構成された本発明に係る電磁弁を備えた多段式流量制御弁では、冷媒の流量をオリフィスのみを介しての最小と、何れか一方の電磁弁の弁開時におけるオリフィスとの総量である中程度と、前記二つの電磁弁の弁開時におけるオリフィスとの総量である最大とした３段階の段階制御が行われる。また、一つの弁支持ブロックに対して、前記二つの電磁弁とオリフィスとが組み込まれるため、部品点数が大幅に削減される。
【０００７】
更に、前記二つの電磁弁の各々のプランジャの端部に弁体を取り付けるようにしているため、弁孔の形状や冷媒の種類に応じた弁体の選定を容易に行なうことができる。
更にまた、前記弁支持ブロックに設けた入口通路と外部通路との間に、前記オリフィスと前記二つの電磁弁の各々の弁室の弁孔とを設けることで、弁室を小さくすることができる。
また、前記弁体に、前記流体による背圧を逃すための通路を形成することで、粘度の高い冷媒を使用する場合であっても、弁閉時に受ける該冷媒による背圧による影響が軽減されるため、弁閉動作がスムーズに行なわれる。
【０００８】
更に、前記流体による背圧を逃すための通路を、前記弁室と前記入口通路とを連通するように設けることで、弁閉時に受ける前記冷媒による背圧による前記弁室内部の内圧上昇が抑えられるため、弁閉動作がスムーズに行なわれるばかりか、粘度の相違に拘わらず弁閉動作が一定に行なわれる。
更にまた、弁体に設ける通路をスリットとすることで、弁体とスリットとの一体成型が可能となるため、加工性の点で有利となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る多段式流量制御弁（以下、単に制御弁という）を示す断面図、図２は、図１の制御弁の要部を示す拡大断面図、図３は、図１の制御弁を示す平面図、図４は、図１の多段式流量制御弁の弁体を示す斜視図である。
【００１０】
図示の制御弁１０は、冷凍循環系に組み込まれて使用されるもので、基本的には、二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂと、該電磁弁１０Ａ，１０Ｂの弁本体を構成する矩形形状の弁支持ブロック２０とから成っている。前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂは、前記弁支持ブロック２０の対向面２０Ａ，２０Ｂに各々配置されている。
【００１１】
前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂには、ハウジング１１、コイル１２、止めネジ１３によって取り付け固定される吸引子１４、案内スリーブ１５等から成るソレノイド１６が設けられている。該案内スリーブ１５内には、コイルバネ１７によって弁閉方向に付勢されたプランジャ１８が摺動自在に嵌挿されており、該プランジャ１８の先端部分に設けられている嵌合孔１９には、例えばゴム製の弁体３０Ａ，３０Ｂがカシメ止めされている。
【００１２】
ここで、該ゴム製の弁体３０Ａ，３０Ｂには、例えば図４（ａ），（ｂ）に示すように（但し、同図（ａ），（ｂ）に示すものは同じものである）、その周面に軸方向に沿って形成された４つの縦スリット３１が設けられている。また、該弁体３０Ａ，３０Ｂの弁孔閉塞面３２の反対側の面３３には、横スリット３４が設けられている。
【００１３】
更に、該弁孔閉塞面３２及び該反対側の面３３側には、段差部３５，３６が設けられており、これらの段差部３５，３６を介して各４つの縦スリット３１が連通されると共に、該各４つの縦スリット３１と前記横スリット３４同士も連通されている。これにより、例えば臭化リチウム等のような粘度の高い冷媒を使用する場合であっても、該冷媒の背圧による弁閉動作の影響が軽減されるようになっているが、その詳細は後述する。
【００１４】
また、図１及び図２において、前記案内スリーブ１５の端部には、フランジ１５ａが設けられていると共に、該案内スリーブ１５の端部側は、ナット２１によって前記弁支持ブロック２０側に螺合固定されている。更に、前記案内スリーブ１５の端部のフランジ１５ａと該弁支持ブロック２０との接合部位には、Ｏリング２２が介在されており、該Ｏリング２２によって該弁支持ブロック２０内部の密閉状態が維持されるようになっている。
【００１５】
更にまた、弁支持ブロック２０の中心部位には、図示しない冷媒凝縮器側に連通される入口通路２３を有した導管２３Ａと、図示しない蒸発器側に連通される出口通路２４を有した導管２４Ａとが連接されていると共に、該入口通路２３側にストレーナ２５が設けられ、該ストレーナ２５によって前記図示しない冷媒凝縮器側から送られる冷媒の不純物が除去されるようになっている。
【００１６】
前記入口通路２３と出口通路２４との間の弁室２０ａ，２０ｂには、オリフィス２６、第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８とが設けられており、該第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８の弁開と該オリフィス２６とにより、冷媒流量の能力可変が３段階で行なわれるようになっている。
【００１７】
続いて、以上のような構成の制御弁１０の動作について説明する。
先ず、前記各二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂのソレノイド１６に励磁電流が通電され、プランジャ１８がコイルバネ１７の付勢力に抗して吸引子１４側に引き寄せられると、該プランジャ１８の前記ゴム製の弁体３０Ａ，３０Ｂが前記第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８から離れ、該第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８が開けられる。これにより、前記冷媒凝縮器に連接されている前記導管２３Ａの入口通路２３を介して前記弁支持ブロック２０内部に流入した冷媒は、該弁支持ブロック２０内部の弁室２０ａ，２０ｂから前記第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８を介して前記導管２４Ａ内部の出口通路２４側に送られ、更に前記蒸発器側に導かれる。このとき、前記弁室２０ａ，２０ｂ内部に設けられているオリフィス２６を介して、前記導管２４Ａ内部の出口通路２４側に冷媒が流出している。
【００１８】
ここで、前記ゴム製の弁体３０Ａ，３０Ｂによる弁開時における前記第１の弁孔２７及び第２の弁孔２８から前記導管２４Ａ内部の出口通路２４側へ流出する前記冷媒の流量をそれぞれ（α）とし、前記オリフィス２６を介して前記導管２４Ａ内部の出口通路２４側へ流出する前記冷媒の流量を（β）としたとき、前記制御弁１０で制御される冷媒の流量は、前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂの開閉動作によって多段階に流量制御される。
【００１９】
即ち、前記電磁弁１０Ａの弁体３０Ａと電磁弁１０Ｂの弁体３０Ｂとが閉じている場合には、オリフィス２６を介してのみ冷媒が流れるため、その流量は最小の（β）となり、電磁弁１０Ａ側の弁体３０Ａのみが開けられた場合には、該電磁弁１０Ａ側の第１の弁孔２７とオリフィス３とを介して冷媒が流れるため、その流量は中程度の（α＋β）となり、電磁弁１０Ｂの弁体３０Ｂも開けられた場合には、該第１及び第２の弁孔２７，２８及びオリフィス３を介して冷媒が流れるため、その流量は最大の（２α＋β）となるといった３段階の段階制御が行われる。
【００２０】
一方、弁閉時において、例えば前記電磁弁１０Ａ，１０Ｂの前記弁体３０Ａ，３０Ｂが前記第１及び第２の弁孔２７，２８を閉じるとき、例えば前述したように、臭化リチウム等のような粘度の高い冷媒を使用する場合には、前記弁室２０ａ，２０ｂ内部の前記弁体３０Ａ，３０Ｂが該粘度の高い冷媒の背圧を受けることになるが、該背圧による影響は次のような理由から軽減される。
【００２１】
即ち、該弁体３０Ａ，３０Ｂには、前記図４（ａ），（ｂ）で説明したように、その周面に軸方向に沿って形成された４つの縦スリット３１と前記弁孔閉塞面３２の反対側の面３３に形成された横スリット３４とが設けられ、更に該弁孔閉塞面３２及び該反対側の面３３側に設けられた段差部３５，３６により、該段差部３５，３６を介して各４つの縦スリット３１が連通されると共に、該各４つの縦スリット３１と前記横スリット３４同士も連通されている。このため、弁閉時における前記粘度の高い冷媒からの背圧を、該４つの縦スリット３１と前記横スリット３４とを介して前記導管２３Ａ内部の入口通路２３側に逃すことができるため、前記弁室２０ａ，２０ｂ内部の前記背圧による内圧上昇が抑えられ、弁閉動作がスムーズに行なわれる。
【００２２】
このように、本実施の形態では、冷媒の流量をオリフィス２６のみを介しての最小と、何れか一方の電磁弁１０Ａ又は１０Ｂの弁開時におけるオリフィス２６との総量である中程度と、前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂの弁開時におけるオリフィス２６との総量である最大とした３段階の段階制御が行われる機能を、一つの弁支持ブロック２０に組み込むようにしたので、部品点数が大幅に削減される。
【００２３】
更に、前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂの各々のプランジャ１８の端部に弁体３０Ａ，３０Ｂを取り付けるようにしているため、前記第１及び第２の弁孔２７，２８の形状や冷媒の種類に応じた前記弁体３０Ａ，３０Ｂの選定を容易に行なうことができる。更にまた、前記弁支持ブロック２０に設けた入口通路２３と外部通路２４との間に、前記オリフィス２６と前記二つの電磁弁１０Ａ，１０Ｂの各々の弁室２０ａ，２０ｂの前記第１及び第２の弁孔２７，２８とを設けることで、該弁室２０ａ，２０ｂを小さくすることができる。また、前記弁体３０Ａ，３０Ｂに設けた前記流体による背圧を逃すための通路を、前記弁室２０ａ，２０ｂと前記入口通路２３との間で連通させたので、弁閉時に受ける前記冷媒による背圧による前記弁室２０ａ，２０ｂ内部の内圧上昇が抑えられるため、弁閉動作がスムーズに行なわれるばかりか、粘度の相違に拘わらず弁閉動作が一定に行なわれる。
【００２４】
更にまた、前記弁体３０Ａ，３０Ｂに設けた通路を前記縦スリット３１と横スリット３４とすることで、該弁体３０Ａ，３０Ｂと該縦スリット３１及び横スリット３４との一体成型が可能となるため、加工性の点で有利となる。
尚、本実施の形態では、前記弁体３０Ａ，３０Ｂの周面に軸方向に沿って形成される縦スリット３１を４つとした場合について説明したが、この例に限らず、該縦スリット３１を３つ以下或いは５つ以上としても良いことは勿論である。また、前記弁孔閉塞面３２の反対側の面３３に横スリット３４を１つ形成した場合について説明したが、この例に限らず、該横スリット３４を２つ以上としても良く、該２つ以上とした場合には互いの横スリット３４を交差させるようにしても良い。更に、前記弁体３０Ａ，３０Ｂの縦スリット３１を周面の軸方向に沿って形成した場合について説明したが、この例に限らず、該縦スリット３１をスパイラル状に形成しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る多段式流量制御弁によれば、一つの弁支持ブロックに対して前記二つの電磁弁とオリフィスとを組み込むことにより、部品点数を大幅に削減すると共に、前記弁体に通路を形成し前記流体による背圧を逃すようにしたので、簡単な構成でコスト低減を図ることができると共に、冷媒の粘度が変っても弁閉動作を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る多段式流量制御弁を示す断面図。
【図２】図１の制御弁の要部を示す拡大断面図。
【図３】図１の制御弁を示す平面図。
【図４】図１の多段式流量制御弁の弁体を示す斜視図。
【図５】従来の冷媒流量の調整を多段階に行う形態を示す模式図。
【符号の説明】
１０制御弁
１０Ａ，１０Ｂ電磁弁
１１ハウジング
１２コイル
１３止めネジ
１４吸引子
１５案内スリーブ
１６ソレノイド
１７コイルバネ
１８プランジャ
２０弁支持ブロック
２０ａ，２０ｂ弁室
２３Ａ，２４Ａ導管
２３入口通路
２４出口通路
２５ストレーナ
２６オリフィス
２７第１の弁孔
２８第２の弁孔
３０Ａ，３０Ｂ弁体
３１縦スリット
３４横スリット
３５，３６段差部

Claims

弁室の弁孔に対して進退自在とされる摺動自在のプランジャを有する電磁弁であって、
前記プランジャは、その先端部分に設けられた嵌合孔に保持されて前記弁孔を開閉する弁体を有し、該弁体には、流体による背圧を逃がすための通路が形成され、該通路は、前記弁体の周面に形成された複数本の縦スリットと、前記弁体における弁孔閉塞面とは反対側の面に設けられた横スリットと、前記弁体における弁孔閉塞面及びその反対側の面に形成され、前記縦スリットと前記横スリットとを連通させる段差部とにより構成されており、前記縦スリット、横スリット及び段差部により前記弁室と流体の入口通路とが連通していることを特徴とする電磁弁。
請求項１に記載の電磁弁を備えた多段式流量制御弁であって、
流体の流れに対して並列に配設される二つの電磁弁と、該二つの電磁弁の弁本体を構成し前記二つの電磁弁を支持する一つの弁支持ブロックと、を備えていることを特徴とする多段式流量制御弁。
前記弁支持ブロックには、外部に連通する前記入口通路と外部通路とが設けられ、前記入口通路と前記外部通路との間には、前記弁支持ブロックに設けられたオリフィスと前記二つの電磁弁の各々の前記弁室の前記弁孔とが設けられていることを特徴とする請求項２記載の多段式流量制御弁。