JP4562075B2

JP4562075B2 - 電気式膨張弁

Info

Publication number: JP4562075B2
Application number: JP2004283385A
Authority: JP
Inventors: 健一望月; 仁志梅澤; 伸西田
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006097760A

Description

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。

空調機等の冷凍サイクルにおいて、冷媒を膨張させる膨張弁と、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、部品の単一化を行うことで、冷凍サイクルの小型化・低価格化を図り、所要スペースを少なくすることが望まれていた。

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。

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、
本発明に係る電気式膨張弁は、ブロック本体に、流体入口と、該流体入口に連通する入口通路と、流体出口と、該流体出口に連通する出口通路と、電磁弁取付孔と、該電磁弁取付孔の底部に形成され且つ入口通路と連通する弁室と、上記出口通路と前記弁室とを連通する流体連通孔と、が形成され、上記弁室には、弁案内筒体が嵌合されると共に弁案内筒体内にはその径小部に弁座当接部が形成された主弁体が上下に摺動可能に配置され、且つ、上記主弁体と上記弁案内筒体との間には隙間が形成され、さらに、弁案内筒体の下部には、弁座部と、主弁体部オリフィスと、該主弁体部オリフィスと入口通路を連通させる通孔と、が形成され、また、上記弁案内筒体の上端部には副弁シートが装着され、該副弁シートには、副弁シートの下部に形成されたバネ室と上記副弁シート上部に形成される副弁室とを連通する副弁部オリフィスが形成され、上記電磁弁取付孔を介して設けられたソレノイド部により駆動され上記副弁部オリフィスを開閉する副弁が上記副弁室に配置され、上記バネ室に配置された閉バネにより上記主弁体の弁座当接部が上記弁座部に当接方向に付勢され、更に、上記バネ室の冷媒圧は、上記ソレノイド部により駆動される副弁により制御されるように構成されていることを特徴とする。

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。

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。

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内に設けられた主弁体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には流体入口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が水平に形成されている。

また、ブロック本体１００の左側面１０２には流体出口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、その中央底部は弁室３５ａが形成され、該弁室３５ａは前記の流体連通孔２３と連通している。また、この弁室３５ａの右方は入口通路１１と連通している。

（主弁部）
次に、主弁部について説明する。
主弁部は弁案内筒体３０と、主弁体４０とから構成される。先ず、弁案内筒体３０について説明する。弁案内筒体３０は、弁室３５ａに嵌装される。弁案内筒体３０は、所定長さで略筒状に形成され、その下部には弁座部３１ａが形成されると共に、該弁座部３１ａには円形孔からなるオリフィス（主弁体部オリフィス）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、上記弁座部３１ａの上部の弁案内筒体３０の側壁には通孔３７と通小孔３８とが穿設され、これらの通孔３７と通小孔３８とを介して入口通路１１とオリフィス３２とが連通されている。
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、通孔３７、通小孔３８、オリフィス３２、流体連通孔２３、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。
また、弁案内筒体３０の上部は、電磁弁取付孔３５内まで延設され、その上端部には副弁シート装着部３３が形成され、該副弁シート装着部３３の下部にはバネ室３４が形成される（後述）。

次に、主弁体４０について説明する。
上記弁案内筒体３０内には主弁体４０が上下動可能に設けられる。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、その最下部の弁座当接部４１と、該弁座当接部４１の上部に続く径小部４２と、該径小部４２の上部に続く径大部４３から構成される。上記弁座当接部４１は下端を頂部とする逆円錐形状とされ、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径大部４３より小さく形成されている。なお、主弁体４０と弁案内筒体３０との隙間は、冷媒が流動可能となっている。

更に、径大部４３の上面は閉バネ５１（後述）のバネ受部４５となっていると共にその軸心中央部には凸部４４が形成されている。

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は、そのソレノイドハウジング６２内にソレノイド部６３が収納され、ソレノイドハウジング６２の下部のハウジング取付部６２ａ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、ハウジング取付部６２ａの下部との間に隙間が形成され、この隙間は弁内流路３６を形成しており、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。

また、前記ソレノイドハウジング６２の内部の下方には、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及びプランジャ６８を介して副弁座当接部８２を下方（副弁シート５０方向）に付勢している。なお、プランジャ６８には、プランジャ６８の上方空間と下方の副弁室８１を連通させる上下方向の均圧孔６８ａが穿設されている。

また、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、棒形状の副弁８０の上部が嵌合・固定され、プランジャ６８の上下動にしたがって副弁８０が上下動するように構成されている。

上記副弁８０の下端部は、下端を頂部をする逆円錐形状の副弁座当接部８２が形成され、該副弁座当接部８２が副弁シート５０（後述）に離接して副弁８０を開閉するように配置される。

（副弁シート５０）
前記弁案内筒体３０の上端部の副弁シート装着部３３には、副弁シート５０が装着される。この副弁シート５０は、その下部の副弁シート装着部３３への嵌合部と弁案内筒体３０の上面に載置される幅広部とからなり、その軸芯部にはオリフィス（副弁部オリフィス）５２及び閉バネ５１のバネ受部が形成されている。そして、副弁シート５０下部のバネ室３４には閉バネ５１
が配置され、主弁体４０を下方に弾圧している。

また、副弁シート５０とプランジャ６８との間には副弁室８１が形成され、該副弁室８１は、スリーブ６１と弁案内筒体３０との隙間を介して弁内流路３６に連通している。
上記のように、副弁シート５０はバネ室３４と副弁室８１とを区画しているが、副弁８０の副弁座当接部８２がオリフィス５２から離れるに従って、冷媒の流動面積は拡大し、拡大分に比例して冷媒の流れは大となる。また、副弁座当接部８２がオリフィス５２から所定以上の距離離れると、一挙にバネ室３４から副弁室８１への流動量は拡大し、その分バネ室３４内の冷媒圧は急低下し、その結果、主弁体４０は、一挙に上動して主弁部の流動量が拡大する。

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に連動する副弁８０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。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、副弁部における副弁８０の副弁シート５０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。

（作用）
かかる構成により、本実施の形態の電気式膨張弁を冷凍サイクルに介装させた状態において、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、副弁８０は下方に押圧され、副弁８０の副弁座当接部８２は副弁シート５０に当接し、オリフィス５２は閉状態となっている。
また、主弁体４０の弁座当接部４１も閉バネ５１のバネ圧により、弁座部３１ａに当接して閉状態となっている。

この間、流体入口１０から冷媒が流入することはないが、仮に冷凍サイクルの種類によって冷媒が流入するような構成であって、冷媒が流体入口１０から入口通路１１、弁室３５ａ、及び、バネ室３４に至ることがあっても、冷媒の流出口はなく、冷媒の流れは停止する。また、流体入口１０への冷媒圧が更に高くなって、その冷媒圧が主弁体４０を閉バネ５１のバネ圧にもかかわらず押し上げる程度の高圧となると主弁体４０は上動し、オリフィス３２は開状態となって、冷媒は流体入口１０から入口通路１１、オリフィス３２、流体連通孔２３、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。

上記構成の電気式膨張弁の動作状体において、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を上下動させて副弁８０の弁開度を可変する。その結果、弁開度に応じてバネ室３４内の冷媒は副弁室８１に流出し、バネ室３４内の冷媒圧を低下させる。即ち、
弁室３５ａ内の冷媒圧＞バネ室３４内の冷媒圧＋閉バネ５１の閉圧、となり、主弁体４０は開状態となり、この開状態に応じて流体入口１０に流入した冷媒はオリフィス３２を経て膨張され、流体連通孔２３を経て出口通路２１より流体出口２０へと流出する。

また、主弁体４０を閉状態とするには、電磁弁６０への通電をオフとし、副弁８０を閉状態とする。副弁８０を閉状態とすると、バネ室３４内の冷媒圧≒弁室３５ａ内の冷媒圧、となり、結局、主弁体４０はバネ圧により閉状態となる。

しかも、上記冷媒の流れにおいて、冷媒圧が上記基準値圧以上の異常冷媒圧になると、主弁体４０は閉バネ５１に抗して上動する。その結果、冷媒はオリフィス３２、流体連通孔２３を通って急速に出口通路２１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。したがって、本電気式膨張弁は、圧力制御弁としての機能も有することになる。

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弁案内筒体
３１ａ弁座部
３２オリフィス（主弁体部オリフィス）
３３副弁シート装着部
３４バネ室
３５電磁弁取付孔
３５ａ弁室
３６弁内流路
３７通孔
３８通小孔
４０主弁体
４１弁座当接部
４２径小部
４３径大部
４４凸部
４５バネ受部
５０副弁シート
５１閉バネ
５２オリフィス（副弁部オリフィス）
６０電磁弁
６１スリーブ
６２ソレノイドハウジング
６２ａハウジング取付部
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
７０調整ねじ
７１調整側バネ受け
７２バネ
７３，７４Ｏ−リング
７５コイルアセンブリ
７５ａドライバ部
７６プレート
８０副弁
８１副弁室
８２副弁座当接部
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

ブロック本体に、流体入口と、該流体入口に連通する入口通路と、流体出口と、該流体出口に連通する出口通路と、電磁弁取付孔と、該電磁弁取付孔の底部に形成され且つ入口通路と連通する弁室と、上記出口通路と前記弁室とを連通する流体連通孔と、が形成され、上記弁室には、弁案内筒体が嵌合されると共に弁案内筒体内にはその径小部に弁座当接部が形成された主弁体が上下に摺動可能に配置され、且つ、上記主弁体と上記弁案内筒体との間には隙間が形成され、さらに、弁案内筒体の下部には、弁座部と、主弁体部オリフィスと、該主弁体部オリフィスと入口通路を連通させる通孔と、が形成され、また、上記弁案内筒体の上端部には副弁シートが装着され、該副弁シートには、副弁シートの下部に形成されたバネ室と上記副弁シート上部に形成される副弁室とを連通する副弁部オリフィスが形成され、上記電磁弁取付孔を介して設けられたソレノイド部により駆動され上記副弁部オリフィスを開閉する副弁が上記副弁室に配置され、上記バネ室に配置された閉バネにより上記主弁体の弁座当接部が上記弁座部に当接方向に付勢され、
更に、上記バネ室の冷媒圧は、上記ソレノイド部により駆動される副弁により制御されるように構成されていることを特徴とする電気式膨張弁。