JP4153277B2 - 電気式膨張弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機の冷凍サイクル等において用いられる電気式膨張弁に関し、更に詳しくは、冷凍サイクルの構成を簡略化すると共に、蒸発器の低圧側に高圧冷媒が戻らないようにチェック弁を付設して、二種類の弁を単一のブロック体に収納した電気式膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルにおいて、同冷凍サイクル中に電気式の膨張弁とチェック弁とを併用する場合に、それぞれの弁を併用することになるために管路が複雑になり、また、管路が複雑になることで配管空間を多く必要とするなどの不利点があった。そこで、膨張弁と逆止弁とを一体化したものがある（例えば、特許文献１参照）。この文献には、膨張弁と逆止弁を一体化した技術が開示されているが、上記技術は、温度式で圧力応動型の膨張弁であり、電気式膨張弁ではない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−９４３３５号公報（図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、空調機の冷凍サイクル等に用いる電気式の膨張弁において、構成・配管が簡単・容易であり、しかも廉価な電気式の膨張弁を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は下記の手段を講じた。即ち、
請求項１記載の電気式の膨張弁は、一つの略直方体形状のブロック本体内に、電磁部により作動されるプランジャの上下動によって開閉される膨張弁部と、チェック弁部と、が形成され、前記ブロック本体には、ブロック本体の相対する面に設けられた流体入口及び流体出口と、前記流体入口及び前記流体出口とは別の側面に設けられた電磁弁取付孔と、当該電磁弁取付孔の下部に設けられ前記流体入口と前記流体出口の間に形成された流体連通孔と、前記流体出口と同一面に有するチェック弁入口と、当該チェック弁入口と連通する入口通路と、当該入口通路と連通し当該入口通路より大径であってチェック弁室を形成し前記チェック弁入口とは反対側面へ開口するチェック弁孔と、前記チェック弁室と連通し前記チェック弁入口及び前記チェック弁孔の開口部とは別の側面に開口するチェック弁出口とを有し、前記膨張弁部は、前記流体連通孔に嵌入された弁シートと、該弁シートに離接する主弁体が形成された弁棒部と、該弁棒部を支持する弁棒ホルダと、からなり、上記弁シートは、上記弁棒ホルダをブロック本体内に装着することによりブロック本体に固定され、前記電磁部は、前記電磁弁取付孔に前記電磁部が有する取付体を介して装着され、
前記チェック弁部は、前記チェック弁孔内に前記チェック弁孔と前記入口通路の側部肩部を弁座とするようにチェック弁体が設けられ、前記チェック弁入口からの冷媒が所定以上の冷媒圧の場合に当該弁が開状態となり冷媒は前記チェック弁出口から流出することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の膨張弁は、請求項１記載の電気式の膨張弁において、前記弁棒部は、前記弁棒ホルダに装着されたばね下受と前記弁棒部の上端部に装着されたばね上受との間に縮装された弁開ばねにより上方に弾持され、前記プランジャに当接されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気式膨張弁の実施態様について説明する。図１はその閉状態の縦断面図、図２は図１のII−II断面図、図３はその開状態の縦断面図である。なお、以下の図面の説明において、その位置を説明するために、上、下、左、右等の表現を用いるが、実際の配置状態はこれに限定されるものではない。
【０００９】
本実施の形態に係る電気式膨張弁は冷凍サイクルにおいて冷媒の膨張作用を行わせると共に、膨張弁部下流の低圧管路又は該低圧管路に配置されている蒸発器に高圧冷媒が流入した場合に、低圧管路又は蒸発器を破損しないようにするものである。
【００１０】
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、略直方体で、例えばアルミニウム合金等の金属製のブロック本体１００と、該ブロック本体１００内の主弁体３６を開閉する電磁部Ｄとからなる。
ブロック本体１００には、図１に示すように、その左側面１０１に冷媒通路の流体入口となる主弁入口１０が形成され、該主弁入口１０に連続して上記ブロック本体１００の右側面１０２に向かって入口通路１１が形成されている。そして、こ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１２が形成されると共にこの均圧連通孔１２と平行して入口通路１１の右端部には上下方向に流体連通孔３０が形成され、該流体連通孔３０の上部には、弁シート３１が配置される。
【００１１】
また、ブロック本体１００の右側面１０２には、冷媒通路の流体出口となる主弁出口２０が形成され、該主弁出口２０に連続して出口通路２１が左側面に向けて水平に形成されている。
【００１２】
流体連通孔３０には弁シート３１が嵌合され、該弁シート３１には弁シート孔３２が形成され、該弁シート孔３２は流体連通孔３０に連通している。更に、ブロック本体１００には、弁シート３１の上部位置において所定深さの電磁弁取付孔３５が形成され、該電磁弁取付孔３５には取付体８０を介して電磁部Ｄが装着される。
また、ブロック本体１００内の下部には、チェック弁部Ｃを設けるためのチェック弁孔５０が左側面１０１から右側面１０２に貫通して形成される。そして右側面１０２には、チェック弁入口４０が形成され、このチェック弁入口４０には入口通路４１が連続して形成されると共にチェック弁室５８が形成され、更に、左側面１０１の開口部には密栓５５が取り付けられる。また、上記チェック弁室５８には、図２に示すように、出口通路４６及びチェック弁出口４５が連通している。なお、該チェック弁出口４５はブロック本体１００の背面１０３に開口している。
【００１３】
膨張弁部Ｂは、流体連通孔３０に嵌合されている弁シート３１と、該弁シート３１の中心部に形成されている弁シート孔３２に離接して該弁シート孔３２を開閉する主弁体３６と、から構成される。
前記弁シート孔３２は、その上部において弁シート３１内の主弁室３９に、また、その下部において流体連通孔３０に連通し、更に、主弁室３９は弁シート孔３２及び出口通路２１を介して主弁出口２０に連通し、また、流体連通孔３０は入口通路１１を介して主弁入口１０に連通している。
上記弁シート３１の上方部分は径大部３１ａとして形成され、この径大部３１ａが流体連通孔３０の肩部３０ａに係止される。また、弁シート３１の上部中心部には上下に孔が形成され、該孔に弁棒ホルダ３４の下部延設部３４ｂが挿通されている。
【００１４】
弁棒ホルダ３４は、その径大部の外周面に形成される雄ねじ部により、ブロック本体１００の孔部に螺合・装着される。この装着において、弁棒ホルダ３４下部に形成されている下部延設部３４ｂが弁シート３１の孔部に嵌合される。
弁棒ホルダ３４の上部には硬質のばね下受３４ａが螺合・装着される。また、弁棒ホルダ３４に支持される弁棒部３７の下端部には主弁体３６が形成され、弁シート３１に対して離接自在となっている。また、上記弁棒ホルダ３４は、弁シート３１の上部においてブロック本体１００の孔部に螺合・装着されており、弁棒ホルダ３４の中心部に形成されている弁棒孔３３の弁棒部３７が上下摺動可能に嵌合されている。
【００１５】
また、弁棒部３７の上端部にはばね上受３７ａが装着され、該ばね上受３７aとばね下受３４aとの間には弁開ばね３８が縮装され、主弁体３６を上方へ、したがって、膨張弁部Ｂを開方向に付勢している。
膨張弁部Ｂは、上記構成により、電磁部Ｄへの電流オフの状態においてバネ７２により下部位置にある（主弁体３６が弁シート３１に当接している状態）プランジャ６８を、電磁部Ｄへの電流をオンとすることで上動させ、電流量に応じて膨張弁部Ｂの開程度を変化させる。
【００１６】
次に、電磁弁取付孔３５に取付体８０を介して装着される電磁部Ｄについて説明する。電磁部Ｄ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の下部は、取付体８０にカシメにより固定される。前記ソレノイドハウジング６２の下部には取付体８０と一体の円筒状スリーブ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。
前記吸引子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の上端部に設けられた押棒側バネ受け６９ａと吸引子６７の上端部に上下調節自在に螺合された調整ねじ７０に配置されている調整側バネ受け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３７を介して主弁体３６を下方（閉方向）に付勢している。
【００１７】
即ち、押棒６９の下端部には径大部６９ｂが形成され、該径大部６９ｂはプランジャ６８に形成された内孔６８ｃの上端縁に固定されており、該プランジャ６８はスリーブ６１に案内されて上下動可能に設けられている。また、プランジャ６８の下面にはプランジャ頭部６８ｂが形成され、該プランジャ頭部６８ｂの下面は弁棒部３７の上端面に当接している。
【００１８】
なお、上記吸引子６７の下部は、全周にわたって円錐台形状の凹部として後退させて形成されるとともに、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、電磁部Ｄに対する電流量の大小により、プランジャ６８に連動する主弁体３６の上下動を略リニア状に調整が可能である。
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との係合部は防水リング７４により水密状に連結される。また、コイルアセンブリ７５は、防水用の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。なお、コイル６４はボビン６５に巻装されている。また、吸引子６７はプレート７６により上方から支持されており、該プレート７６は、押え枠７７を介して当て板７８により固定されている。
【００１９】
次に、ブロック本体１００内において前記入口通路１１及び出口通路２１の下部に形成されるチェック弁部Ｃについて説明する。チェック弁部Ｃは、ブロック本体１００に形成された内径の相違する２つの部分から成っているチェック弁孔５０内に設けられる。
前記チェック弁部Ｃを構成するチェック弁体５２及び該チェック弁体５２に抱持されるボール弁５１は、チェック弁孔５０の側部肩部を弁座とし、チェック弁体５２のバネ凹部５３に配置されているチェック弁閉バネ５４により所定バネ圧で閉方向、即ちチェック弁座１０４方向に弾圧されている。即ち、チェック弁閉バネ５４の左側部には密栓５５が配置され、該密栓５５とバネ凹部５３の間にチェック弁閉バネ５４が配置されている。
【００２０】
チェック弁部Ｃは、上記構成により、チェック弁入口４０からの冷媒の流入に対して、チェック弁閉バネ５４のバネ荷重相当圧以上の冷媒圧の場合に開状態となり、冷媒は出口通路４６及びチェック弁出口４５から流出する。また、
[チェック弁出口４５の冷媒圧＞チェック弁入口４０の冷媒圧−チェック弁閉バネ５４のバネ荷重相当圧]、
のときには、チェック弁出口４５からチェック弁入口４０に冷媒は流動することはない。即ち、冷媒の逆流はない。
【００２１】
次に、かかる構成による実施形態の動作について説明する。
本実施の形態の電気式膨張弁は、空調機の冷凍サイクルに用いるもので、室内熱交換器の上流側の管路中に配置されるものである。電気式膨張弁の主弁入口１０は室外熱交換器に連結され、主弁出口２０とチェック弁入口４０との間に室内熱交換器が連結され、チェック弁出口４５は流路切換弁又は圧縮機に連結される。
この流れにおいては、冷媒は、圧縮機、流路切換弁、室外熱交換器、本発明の電気式膨張弁、室内熱交換器、流路切換弁、圧縮機の順に流路が形成されることになる。
【００２２】
図１は膨張弁部Ｂが閉状態を示しており、この状態では、電磁部Ｄはオフ状態であり、冷媒は移動することはなく膨張弁部Ｂ及びチェック弁部Ｃは全く機能していない。
電磁部Ｄに対して、所定電流が印加された（即ち、希望冷房温度に応じて電流量が設定されている）状態において、圧縮機のスイッチ（図外）をオン（空調機起動）とすると、室外熱交換器から主弁入口１０に流入した高圧冷媒は、ストレーナ１３部、入口通路１１、流体連通孔３０、膨張弁部Ｂ、出口通路２１及び主弁出口２０の順に流動し、室内熱交換器において室内の空気を熱交換し、室内空気を冷却する。このとき、冷媒は入口通路１１から均圧連通孔１２、プランジャ室６６、均圧孔６８ａを通ってバネ室７２ａに至り、弁棒部３７、プランジャ６８、及び、押棒６９に対する上下からの冷媒圧と略均等している。
【００２３】
図３は膨張弁部Ｂが開状態であり、冷媒は主弁入口１０から主弁出口２０に流れる途中において弁シート３１の弁座部と主弁体３６との隙間を通過するとき膨張し、冷媒は冷却される。
この冷却量の調整は、電磁部Ｄへの電流の印加量によって決定され、印加量が大きくなるほど吸引子６７の磁力は大となり、その磁力の大きさに従ってプランジャ６８が上方に吸引され、該プランジャ６８の上昇に伴って、弁棒部３７は弁開ばね３８の弾発力により上動し、主弁体３６と弁座部との隙間を大とする。
主弁出口２０から出た膨張後の低圧冷却冷媒は、室内熱交換機において室内空気と熱交換され室内空気を冷却し、その後、チェック弁入口４０からチェック弁室５８を通って出口通路４６及びチェック弁出口４５を通過して切換機及び圧縮機に戻ることになる。
【００２４】
上記チェック弁部Ｃ内の冷媒の流れにおいて、チェック弁体５２及びボール弁５１はチェック弁閉バネ５４によって閉状態にあるが、チェック弁入口４０から冷媒圧が作用するときは、冷媒はチェック弁部Ｃ内で僅かにチェック弁閉バネ５４相当の圧力を受けるだけでチェック弁出口４５から流出する。
上記のような通常の冷却時における冷媒の流れではなくて、チェック弁出口４５から高圧冷媒圧が作用したとき、チェック弁部Ｃは該高圧冷媒圧及びチェック弁閉バネ５４の作用で閉となり、結局チェック弁部Ｃは冷媒の流動を停止させることになり、室内熱交換機への流入を防止させる。
【００２５】
以上のように、本実施形態においては、室内熱交換機の上流と下流に置かれる膨張弁部Ｂ及びチェック弁部Ｃをひとつのブロック内に配置したことにより、冷凍サイクルのための配管を小さく、コンパクトにまとめることができるに至った。
【００２６】
なお、上記実施例においては、プランジャ６８と弁棒部３７とは別体として形成し、両部材が当接するように構成されているが、上記プランジャ６８と弁棒部３７とを一体成形物とすることで、弁棒ホルダ３４側のばね下受３４ａ、弁開ばね３８、ばね上受３７ａ等を省略できると共に、機能的には、プランジャ６８の上下動を主弁体３６の動きとして正確に伝え、膨張弁部Ｂの開閉度を確実にして冷媒の膨張の程度を確実にすることができる。また、一体成形物として形成しないまでも、弁棒部３７をプランジャ６８に圧入又はカシメ加工することにより、一体化してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されていることから、膨張弁部Ｂ及びチェック弁部Ｃを一個のブロック本体１００内に形成したことで、冷凍システムの配管を簡略することができるに至った。また、室内熱交換器部分への流体の逆流を防止することで、室内熱交換器部分の高圧流体による損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に係る電気式膨張弁の閉状態の縦断面図。
【図２】図２は図１のII−II断面図。
【図３】その開状態の縦断面図。
【符号の説明】
Ｂ・・・膨張弁部 Ｃ・・・チェック弁部 Ｄ・・・電磁部
１０・・主弁入口（流体入口） １１・・入口通路 １２・・均圧連通孔
１３・・ストレーナ ２０・・主弁出口（流体出口） ２１・・出口通路
３０・・流体連通孔 ３０ａ・・肩部
３１・・弁シート ３１ａ・・径大部 ３２・・弁シート孔
３２ｂ・・入口連通孔 ３３・・弁棒孔
３４・・弁棒ホルダ ３４ａ・・ばね下受 ３４ｂ・・下部延設部
３５・・電磁弁取付孔 ３６・・主弁体 ３７・・弁棒部 ３７ａ・・ばね上受
３８・・弁開ばね ３９・・主弁室 ４０・・チェック弁入口
４１・・入口通路 ４５・・チェック弁出口 ４６・・出口通路
５０・・チェック弁孔 ５１ボール弁 ５２・・チェック弁体
５３・・バネ凹部 ５４・・チェック弁閉バネ ５５・・密栓
５６・・シールリング ５８・・チェック弁室
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 ６６・・プランジャ室
６７・・吸引子 ６８・・プランジャ
６８ａ・・均圧孔 ６８ｂ・・頭部 ６８ｃ・・内孔
６９・・押棒 ６９ａ・・押棒側バネ受け ６９ｂ・・径大部
７０・・調整ねじ ７１・・調整側バネ受け ７２・・バネ
７２ａ・・バネ室 ７３・・Ｏ−リング ７４・・防水リング
７５・・コイルアセンブリ ７５ａ・・ドライバ部 ７６・・プレート
７７・・押え枠 ７８・・当て板 ８０・・取付体
１００・・ブロック本体 １０１・・（ブロック本体の）左側面
１０２・・（ブロック本体の）右側面 １０３・・（ブロック本体の）背面
１０４・・チェック弁座

Claims (2)

1. 一つの略直方体形状のブロック本体内に、電磁部により作動されるプランジャの上下動によって開閉される膨張弁部と、チェック弁部と、が形成され、
   前記ブロック本体には、ブロック本体の相対する面に設けられた流体入口及び流体出口と、前記流体入口及び前記流体出口とは別の側面に設けられた電磁弁取付孔と、当該電磁弁取付孔の下部に設けられ前記流体入口と前記流体出口の間に形成された流体連通孔と、前記流体出口と同一面に有するチェック弁入口と、当該チェック弁入口と連通する入口通路と、当該入口通路と連通し当該入口通路より大径であってチェック弁室を形成し前記チェック弁入口とは反対側面へ開口するチェック弁孔と、前記チェック弁室と連通し前記チェック弁入口及び前記チェック弁孔の開口部とは別の側面に開口するチェック弁出口とを有し、
   前記膨張弁部は、前記流体連通孔に嵌入された弁シートと、該弁シートに離接する主弁体が形成された弁棒部と、該弁棒部を支持する弁棒ホルダと、からなり、上記弁シートは、上記弁棒ホルダをブロック本体内に装着することによりブロック本体に固定され、
   前記電磁部は、前記電磁弁取付孔に前記電磁部が有する取付体を介して装着され、
   前記チェック弁部は、前記チェック弁孔内に前記チェック弁孔と前記入口通路の側部肩部を弁座とするようにチェック弁体が設けられ、前記チェック弁入口からの冷媒が所定以上の冷媒圧の場合に当該弁が開状態となり冷媒は前記チェック弁出口から流出することを特徴とする電気式膨張弁。
2. 前記弁棒部は、前記弁棒ホルダに装着されたばね下受と前記弁棒部の上端部に装着されたばね上受との間に縮装された弁開ばねにより上方に弾持され、前記プランジャに当接されていることを特徴とする請求項１記載の電気式膨張弁。

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