JP4848548B2 - Expansion valve with solenoid valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電磁弁付き膨張弁に関し、特に車室内のフロント側とリア側とが独立して空調することができる自動車用空調装置のリア側回路に用いられる電磁弁付き膨張弁に関する。 The present invention relates to an expansion valve with an electromagnetic valve, and more particularly to an expansion valve with an electromagnetic valve used for a rear circuit of an automotive air conditioner capable of independently air-conditioning a front side and a rear side in a vehicle interior.
従来より、自動車用空調装置として、車室内のフロント側の空調制御とリア側の空調制御とをそれぞれ独立して行うことができるように、フロント用蒸発器およびその膨張弁とリア用蒸発器およびその膨張弁とを並列に配置して構成した冷凍サイクルが用いられている。 Conventionally, as an automotive air conditioner, a front evaporator and its expansion valve, a rear evaporator, and a rear-side air-conditioning control can be independently performed in a vehicle interior. A refrigeration cycle configured by arranging the expansion valve in parallel is used.
これらの膨張弁には、一般に、フロント用およびリア用蒸発器から出た冷媒の出口温度を感知してフロント用およびリア用蒸発器に供給する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられている。温度式膨張弁は、パワーエレメントがフロント用およびリア用蒸発器の冷媒出口温度を感知し、感知した温度に応じて、弁孔を介して延びるシャフトによって弁座の上流側に配置された弁体のリフト量を制御し、これによって、フロント用およびリア用蒸発器から出た冷媒が所定の過熱度を維持するように構成されている。 These expansion valves are generally temperature-type expansion valves that sense the outlet temperature of the refrigerant that has exited from the front and rear evaporators and control the flow rate of the refrigerant that is supplied to the front and rear evaporators. ing. In the temperature type expansion valve, the power element senses the refrigerant outlet temperature of the front and rear evaporators, and the valve element is arranged upstream of the valve seat by the shaft extending through the valve hole according to the sensed temperature. The lift amount is controlled so that the refrigerant discharged from the front and rear evaporators maintains a predetermined degree of superheat.
このように、車室内のフロント側およびリア側に独立した冷媒回路を有する冷凍サイクルにおいて、フロント側の冷凍サイクルを使用しているときには、リア用の冷凍サイクルは、必ずしも使用しているとは限らない。そのため、リア側の回路に止め弁として機能する電磁弁を設けて、リア側の冷凍サイクルを使用していないときには、冷媒が流れないようにすることが行われている。 Thus, in a refrigeration cycle having independent refrigerant circuits on the front side and rear side in the passenger compartment, when the front side refrigeration cycle is used, the rear refrigeration cycle is not necessarily used. Absent. Therefore, an electromagnetic valve that functions as a stop valve is provided in the rear circuit so that the refrigerant does not flow when the rear refrigeration cycle is not used.
このような用途に用いられる電磁弁および膨張弁は、それらの設置スペース、相互接続のための配管およびコストの点からこれらを一体に構成した電磁弁付き膨張弁が提案されている。 As the electromagnetic valve and the expansion valve used for such applications, an expansion valve with an electromagnetic valve in which these are integrated is proposed in view of installation space, interconnection piping and cost.
ここで、フロント側のみ空調を行っている場合、リア側の回路は、電磁弁付き膨張弁の電磁弁を閉弁することによって閉塞されている。このような場合でも、電磁弁付き膨張弁の冷媒入口は、フロント側の膨張弁の冷媒入口とほぼ同じ高圧がかかっており、電磁弁付き膨張弁の冷媒出口は、フロント側の膨張弁の冷媒出口とほぼ同じ低圧がかかっている。このため、リア側の空調をも開始すべく電磁弁付き膨張弁を開弁させると、その電磁弁付き膨張弁の前後の大きな差圧により、リア用蒸発器に大流量の冷媒が一気に流れてしまい、そのときに非常に大きな冷媒の流動音が発生してしまうことがあった。 Here, when air conditioning is performed only on the front side, the circuit on the rear side is closed by closing the solenoid valve of the expansion valve with a solenoid valve. Even in such a case, the refrigerant inlet of the expansion valve with a solenoid valve is almost at the same high pressure as the refrigerant inlet of the expansion valve on the front side, and the refrigerant outlet of the expansion valve with the electromagnetic valve is the refrigerant of the front side expansion valve. The same low pressure as the outlet is applied. For this reason, when the expansion valve with a solenoid valve is opened to start the air conditioning on the rear side, a large flow of refrigerant flows into the rear evaporator at once due to a large differential pressure before and after the expansion valve with the solenoid valve. At that time, a very large flow noise of the refrigerant may occur.
このような冷媒の流動音を低減させるようにした電磁弁付き膨張弁が知られている(たとえば特許文献1参照。)。この電磁弁付き膨張弁によれば、膨張弁とこの膨張弁の下流側に直列に接続された電磁弁とを一体に形成し、膨張弁には、これをバイパスさせるように弁座に切欠溝を有し、膨張弁の出口を小径の連通路を介してパワーエレメントの均圧室に連通させ、そのパワーエレメントの均圧室への大径の連通路をリア用蒸発器から戻ってきた低圧の冷媒を通過させる低圧通路内に互いに気密を保持した状態で配置させて、リア用蒸発器の冷媒出口温度を感知させるようにしている。 An expansion valve with a solenoid valve that reduces the flow noise of such a refrigerant is known (see, for example, Patent Document 1). According to this expansion valve with a solenoid valve, an expansion valve and a solenoid valve connected in series on the downstream side of the expansion valve are integrally formed, and the expansion valve has a notch groove in the valve seat so as to bypass it. The expansion valve outlet communicates with the pressure equalizing chamber of the power element via the small diameter communication passage, and the large diameter communication passage to the pressure equalizing chamber of the power element returns from the rear evaporator. It arrange | positions in the low pressure channel | path which allows the refrigerant | coolant to pass through, and is arrange | positioned in the state which hold | maintained airtight mutually, so that the refrigerant | coolant exit temperature of a rear evaporator may be detected.
これにより、電磁弁が閉弁しているとき、その上流側は、膨張弁の入口および出口が切欠溝を介して連通しているので高圧に均圧されている。パワーエレメントの均圧室が高圧になっていることで、パワーエレメントの感温室が車室内の高い温度を感知して感温室と均圧室とを仕切っているダイヤフラムが開弁方向に変位しようとしている荷重に打ち勝って、高圧がダイヤフラムを閉弁方向に押し戻している。このため、膨張弁は、その弁体を閉弁方向に付勢しているスプリングによってその閉弁状態に維持されている。 Thus, when the solenoid valve is closed, the upstream side thereof is equalized to a high pressure because the inlet and outlet of the expansion valve communicate with each other through the notch groove. The pressure equalization chamber of the power element is at a high pressure, so that the temperature sensing chamber of the power element senses the high temperature in the passenger compartment and the diaphragm that partitions the temperature sensing chamber and the pressure equalization chamber tries to displace in the valve opening direction. Overcoming the load, the high pressure pushes the diaphragm back in the valve closing direction. For this reason, the expansion valve is maintained in its closed state by a spring that urges the valve body in the valve closing direction.
ここで、電磁弁を開弁すると、パワーエレメントの均圧室が小径の連通路を介してリア用蒸発器の入口側と連通するので、均圧室の圧力は徐々に低圧になる。均圧室の圧力低下に伴って、パワーエレメントは、その感温室が感温した温度に対応するリフト量になるよう徐々に弁体を開弁方向に駆動していく。つまり、膨張弁は、電磁弁を開弁しても、直ちに開弁することなく徐々に開弁するので、膨張弁がその前後差圧の高い状態で急激に開弁することによる大きな流動音の発生を抑制している。
しかしながら、従来の電磁弁付き膨張弁によれば、電磁弁の開弁動作時における膨張弁の緩慢な開弁動作を実現するために、電磁弁の閉弁動作時にパワーエレメントの均圧室に高圧を導入する構成にしているので、フロント用の膨張弁と同じパワーエレメントが使用できず、パワーエレメントを耐圧性に優れたものにしなければならないため、製造コストが高くなるという問題点があった。 However, according to the conventional expansion valve with a solenoid valve, in order to realize a slow valve opening operation when the solenoid valve is opened, a high pressure is applied to the pressure equalizing chamber of the power element during the valve closing operation. Therefore, the same power element as that of the front expansion valve cannot be used, and the power element has to be excellent in pressure resistance, resulting in an increase in manufacturing cost.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、耐圧を考慮した設計が不要なパワーエレメントを有する低コストの電磁弁付き膨張弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a low-cost expansion valve with a solenoid valve having a power element that does not require a design considering pressure resistance.
本発明では上記問題を解決するために、パワーエレメントがシャフトを介して弁体を開弁または閉弁方向に駆動する膨張弁機能と冷媒通路を電磁弁によって開閉する止め弁機能とを一体化した電磁弁付き膨張弁において、前記シャフトに沿ってその軸線方向に進退自在に配置され、前記パワーエレメントのある側とは反対側の端面には前記弁体によって開閉される弁孔が開口され、前記弁孔が連通孔を介して絞り膨張後の冷媒を導出するポートに連通されているピストンと、前記パワーエレメントのある側とは反対側の前記ピストンの端面によって画成されていて前記弁体が前記シャフトに当接する方向に付勢された状態で収容されている高圧導入室と、前記パワーエレメントのある側の前記ピストンの端面によって画成された背圧室と、前記高圧導入室とは第1のオリフィスを介して連通され、前記背圧室とは第2のオリフィスを介して連通され、そして前記ピストンの前記連通孔とは前記電磁弁によって開閉されるパイロット弁孔を介して連通される中間室と、を備え、前記ピストンは、前記背圧室側の受圧面積を前記高圧導入室側の受圧面積より大きくしたことを特徴とする電磁弁付き膨張弁が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problems, the power element integrates an expansion valve function for driving the valve body in a valve opening or closing direction via a shaft and a stop valve function for opening and closing the refrigerant passage by an electromagnetic valve. In the expansion valve with a solenoid valve, the valve is opened and closed by the valve element on the end surface opposite to the side where the power element is disposed, so that the valve element can move forward and backward along the shaft. A valve hole is defined by a piston communicating with a port through which the refrigerant after throttle expansion is led through the communication hole, and an end face of the piston opposite to the side where the power element is located, and the valve body is defined by A high pressure introduction chamber accommodated in a state of being urged in a direction in contact with the shaft; a back pressure chamber defined by an end face of the piston on the side where the power element is provided; A pilot valve hole communicated with the high pressure introduction chamber via a first orifice, communicated with the back pressure chamber via a second orifice, and opened and closed by the electromagnetic valve with respect to the communication hole of the piston. An expansion chamber with an electromagnetic valve, wherein the piston has a pressure receiving area on the back pressure chamber side larger than a pressure receiving area on the high pressure introduction chamber side. The
このような電磁弁付き膨張弁によれば、止め弁機能としての冷媒通路の開閉は、止め弁の弁座を構成するピストンを動かすことで行い、そのピストンの移動は、電磁弁が背圧室を高圧または低圧に切り換えることで行うようにした。これにより、高圧導入室に導入される高圧は、背圧室までしか伝達されないので、パワーエレメントまで伝達されることはない。 According to such an expansion valve with a solenoid valve, opening and closing of the refrigerant passage as a stop valve function is performed by moving a piston constituting a valve seat of the stop valve, and the movement of the piston is performed by the solenoid valve in the back pressure chamber. Is switched to high pressure or low pressure. Thereby, the high pressure introduced into the high pressure introduction chamber is transmitted only to the back pressure chamber, and is not transmitted to the power element.
本発明の電磁弁付き膨張弁は、止め弁の弁座を構成しているピストンが背圧室の圧力を電磁弁で高圧または低圧に切り換えることによって動かされる構成にしたため、高圧は、パワーエレメントまで伝達することはなく、したがって、パワーエレメントに一般に用いられている低圧を感知するタイプのものを使用することができるので、低コストの電磁弁付き膨張弁を提供できるという利点がある。 In the expansion valve with a solenoid valve of the present invention, since the piston constituting the valve seat of the stop valve is moved by switching the pressure in the back pressure chamber to high pressure or low pressure with the solenoid valve, the high pressure is up to the power element. Therefore, there is an advantage that a low-cost expansion valve with a solenoid valve can be provided because a low pressure sensing type generally used for a power element can be used.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明による電磁弁付き膨張弁を適用した自動車用空調装置の構成例を示すシステム図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration example of an automotive air conditioner to which an expansion valve with an electromagnetic valve according to the present invention is applied.
この自動車用空調装置は、車室内のフロント側とリア側とを独立して空調できるものであって、圧縮機1と、凝縮器2と、レシーバ3と、温度式の膨張弁4と、フロント用蒸発器5とによって、フロント側空調装置の冷凍サイクルを構成し、膨張弁4およびフロント用蒸発器5の回路に並列に、本発明による電磁弁付き膨張弁6およびリア用蒸発器7が接続されてリア側空調装置の冷凍サイクルの一部を構成している。
This automotive air conditioner is capable of independently air-conditioning the front side and the rear side of a passenger compartment, and includes a compressor 1, a
圧縮機1にて圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器2に送られ、ここで車室外の空気と熱交換され、凝縮される。凝縮された冷媒は、レシーバ3にて気液分離され、液冷媒が膨張弁4と電磁弁付き膨張弁6とに送られる。膨張弁4では、液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、フロント用蒸発器5に送る。フロント用蒸発器5は、膨張弁4から送られた冷媒をフロント側の車室内の空気または車室内に導入された車室外の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、ここで蒸発したガス冷媒を圧縮機1に戻している。このとき、膨張弁4は、フロント用蒸発器5の出口における冷媒温度を検出してその出口における冷媒が所定の過熱度を有するようにフロント用蒸発器5に送り出す冷媒の流量を制御している。
The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 1 is sent to the
電磁弁付き膨張弁6においても、同様に、レシーバ3にて気液分離された液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の気液混合状態の冷媒にし、リア用蒸発器7に送る。リア用蒸発器7は、電磁弁付き膨張弁6から送られてきた冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、ここで蒸発したガス冷媒は、電磁弁付き膨張弁6を通過して圧縮機1に戻される。このとき、電磁弁付き膨張弁6は、リア用蒸発器7から戻ってきた冷媒の温度および圧力を検出してその出口における冷媒が所定の過熱度を有するようにリア用蒸発器7に送り出す冷媒の流量を制御している。
Similarly, in the
リア側の空調装置を使用しないときには、電磁弁付き膨張弁6は、内部の冷媒通路を遮断し、リア側の回路に冷媒が流れないようにする。次に、このような電磁弁付き膨張弁6の具体的な構成例について説明する。
When the rear-side air conditioner is not used, the
図2は第1の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図3は図2の要部拡大断面図、図4は第1の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of the expansion valve with a solenoid valve according to the first embodiment in a state in which the solenoid valve is off, FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 2, and FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structural example of the expansion valve with a solenoid valve which concerns on this embodiment in the state at the time of a solenoid valve being ON.
第1の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6は、ボディ11を有し、その図の上方にリア用蒸発器7から戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメント12が取り付けられ、ボディ11の側部には電磁弁13が取り付けられている。
The
ボディ11は、パワーエレメント12が取り付けられている側とは反対側の端面から長手方向中間近傍まで掘られた軸方向穴14を有している。この軸方向穴14の中には、筒状の弁座ガイド15が圧入により内設されており、この弁座ガイド15およびこれより奥の軸方向穴14には軸線方向に進退自在なピストン16が配置されている。軸方向穴14は、その開口端がアジャストねじ17によって閉止されており、ピストン16は、その閉じた円柱状の空間を高圧導入室18と背圧室19との2つの圧力室に画成していることになる。これら高圧導入室18および背圧室19は、ボディ11の側面に形成された穴に電磁弁13を挿入することによって形成された中間室20とそれぞれオリフィス21,22を介して連通している。
The
ピストン16は、弁座ガイド15によって軸線方向の移動がガイドされる小径部とその奥側の軸方向穴14によって軸線方向の移動がガイドされる大径部とを有している。ピストン16の大径部には、これを横切るように内部で十字形に交差した連通孔23が形成され、小径部には、その連通孔23の交差部から高圧導入室18の側へ貫通して形成された弁孔24を有している。
The
高圧導入室18は、図示はしないが、紙面の面に垂直な方向に形成されてレシーバ3から高温・高圧の冷媒を受けるポートに連通している。この高圧導入室18には、弁孔24を開閉する弁体25が配置されており、膨張弁の絞り部を構成している。この弁体25は、スプリング26によって閉弁方向に付勢されており、その付勢力は、アジャストねじ17の軸方向穴14への螺入量によって調整される。弁体25は、また、この先端が十分に弁孔24に挿入されて膨張弁の絞り部が実質的に閉じているとき、弁孔24の回りのピストン16の端面に当接する環状弁体27を保持している。この環状弁体27は、柔軟性のある材料によって構成され、ピストン16と協動して電磁弁付き膨張弁6内の冷媒通路を遮断することができる止め弁を構成している。
Although not shown, the high-
ピストン16の連通孔23は、ボディ11の側面に形成されたポート28に連通しており、絞り部で絞り膨張された冷媒をポート28からリア用蒸発器7へ供給することができる。
The
ピストン16の連通孔23は、また、電磁弁13のパイロット弁孔30によって中間室20に連通されている。このパイロット弁孔30は、オリフィス21,22よりも大きな内径(通路断面積)を有している。中間室20には、そのパイロット弁孔30と同心の筒状弁座31が突出されており、その筒状弁座31に対して接離自在に弁体32が配置されている。この弁体32は、スリーブ33内にてその軸線方向に進退自在に配置されたプランジャ34に保持されている。スリーブ33は、その一端がボディ11の側面に形成された穴に装着される固定具35に嵌合され、他端にはその開口端を塞ぐようにコア36が固着されている。プランジャ34とコア36との間には、スプリング37が配置されていて、プランジャ34に保持された弁体32を筒状弁座31に着座させる方向に付勢している。そして、スリーブ33およびコア36の外側には、コイル38およびヨーク39が周設されている。
The
背圧室19には、ピストン16を弁体25のある側へ付勢するスプリング40が配置されている。これにより、背圧室19の圧力が高圧導入室18の圧力にほぼ等しい場合、スプリング40の付勢力によって、ピストン16は、その小径部と大径部との境界を成す段差部が弁座ガイド15に当接するまで移動させられる。
The
ピストン16は、また、パワーエレメント12の駆動力を弁体25に伝達するシャフト41が大径部を貫通して配置されている。このシャフト41は、ピストン16が背圧室19のスプリング40により付勢されてピストン16の段差部が弁座ガイド15に当接しているとき、すなわち、この電磁弁付き膨張弁6が止め弁として機能しているとき、パワーエレメント12からの駆動力が弁体25に伝達されることのないよう、弁体25とは必ず離れるような寸法にしてある。
In the
ボディ11は、また、リア用蒸発器7への低圧配管が接続されるポート28と同じ側面にリア用蒸発器7からの低圧配管が接続されるポート42と、レシーバ3からの高圧配管が接続されるポートと同じ側面に圧縮機1への戻り低圧配管が接続されるポート43とが形成されており、これらのポート42およびポート43は、ボディ11の内部で直交する低圧通路によって互いに連通している。
The
パワーエレメント12は、金属製のアッパーハウジング44およびロアハウジング45を有しており、アッパーハウジング44とロアハウジング45との間には、これらによって囲まれた空間を仕切るように可撓性のある薄い金属製のダイヤフラム46が配置されている。このダイヤフラム46とアッパーハウジング44とによって囲まれた空間は、冷凍サイクルを循環する冷媒と同じまたは同等の特性を有するガスが充填されており、感温室を構成している。ダイヤフラム46とロアハウジング45とによって囲まれた空間には、ダイヤフラム受け盤47が配置されている。このダイヤフラム受け盤47は、ダイヤフラム46の変位をシャフト41に伝達するとともに、ロアハウジング45の平坦部をストッパにしてダイヤフラム46の図の下方への変位を規制する機能を有している。
The
ダイヤフラム46の変位を弁体25へ伝達するシャフト41は、低圧通路を貫通してボディ11の長手方向に延びる筒状のホルダ48によって保持されている。このホルダ48は、そのパワーエレメント12側の端部に半径方向外向きに延びたフランジ部が一体に形成されていて、ロアハウジング45をボディ11に螺着するときにそのフランジ部がボディ11に固定されるようになっている。ホルダ48のピストン16側の端部は、低圧通路の交差中心から背圧室19へ向かってボディ11に形成された穴に挿入されている。
The
ホルダ48のフランジ部は、シャフト41に対して横向きの荷重を付加するスプリング49が内設されている。このスプリング49は、この電磁弁付き膨張弁6に供給される冷媒の圧力変動に起因するシャフト41の軸線方向の振動を抑制する機能を有している。ホルダ48のフランジ部は、また、ダイヤフラム受け盤47が配置されている空間をポート42およびポート43に連通する低圧通路に開放する均圧穴50が形成されている。
The flange portion of the
そして、各部における接続部には、シール部材が配置されて気密性を保持している。すなわち、ピストン16では、その小径部の外周に溝が形成されていて、そこにVパッキン51が嵌合され、小径部と弁座ガイド15の内壁との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。ピストン16の大径部にも、同様に、その外周に溝が形成されていて、そこにVパッキン52が嵌合され、大径部と軸方向穴14の内壁との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。ピストン16の大径部は、また、シャフト41が貫通する孔の周囲にVパッキン53が配置されてピストン16とシャフト41との間の摺動部におけるクリアランスをシールしている。高圧導入室18では、アジャストねじ17とこれに嵌合されたばね受け部材54との間に形成された溝部にOリング55が嵌合され、アジャストねじ17の螺合部をシールしている。電磁弁13は、その固定具35の外周に溝が形成されていて、そこにOリング56が嵌合され、電磁弁13のボディ11への装着部をシールしている。パワーエレメント12のボディ11への螺合部は、ロアハウジング45の平坦部に対向するボディ11の端面に溝が形成されていて、そこにOリング57を嵌合することによってシールされている。さらに、低圧通路からボディ11内へホルダ48が挿入されている部分には、Oリング58が配置され、背圧室19から低圧通路へ高圧の冷媒が漏れないようシールしている。
And the sealing member is arrange | positioned at the connection part in each part, and airtightness is hold | maintained. That is, in the
以上の構成の電磁弁付き膨張弁6において、リア側の空調装置を使用していないときには、電磁弁13は非通電状態にある。このため、プランジャ34は、スプリング37によってコア36から離れる方向に付勢されているので、プランジャ34に保持された弁体32は筒状弁座31に着座され、中間室20は閉じられた状態にある。これにより、高圧導入室18に導入されている高圧の圧力P1は、オリフィス21を介して中間室20へ導入され、さらに、この中間室20からオリフィス22を介して背圧室19へ導入される。このとき、高圧導入室18の圧力P1と、中間室20の圧力P2と、背圧室19の圧力P3とはほぼ等しくなっている。ピストン16は、その両端にほぼ同じ圧力P1,P3がかかっているが、大径部の受圧面積が小径部の受圧面積よりも大きくて、大径部に大きな荷重がかかるので、図の下方へ移動され、図2および図3に示したように、段差部が弁座ガイド15に当接された位置にて停止している。このとき、たとえばリア側の車室内の温度が高く、パワーエレメント12がその温度を直接感知していて、ダイヤフラム46がもっとも図の下方へ変位し、その変位を弁体25へ伝達するシャフト41がもっとも下方まで移動していたとしても、ピストン16は、パワーエレメント12による弁体25の制御範囲を超えて移動され、シャフト41と弁体25とは離れた状態になっている。これにより、弁体25は、その先端が弁孔24の中に入り、さらにスプリング26により付勢されて、環状弁体27が弁孔24の周りのピストン16の端面に圧接されることで弁孔24が閉じられているので、冷媒の流れが完全に止められ、リア側の回路に冷媒が流れることがなく、膨張弁としては、機能停止状態にある。
In the
次に、リア側の空調装置を使用するときには、電磁弁13は通電状態にされる。これにより、プランジャ34は、スプリング37の付勢力に抗してコア36に吸引されて吸着されるため、弁体32が筒状弁座31から離れて、電磁弁13は開弁する。このとき、この電磁弁13は、そのパイロット弁孔30が弁孔24よりは小さいので、パイロット弁として機能する。電磁弁13のパイロット弁孔30は、オリフィス21,22よりも通路断面積が大きくできているので、高圧の冷媒がオリフィス21を介して中間室20に導入されるよりも中間室20の冷媒がパイロット弁孔30を介して連通孔23へ導出される量が多くなる。したがって、中間室20の圧力P2が漸減し、これに伴って、背圧室19の圧力P3も漸減していく。背圧室19の圧力P3が漸減することによって、ピストン16は、高圧導入室18の高圧の圧力P1とスプリング26の付勢力とによって、図の上方へゆっくりと移動していく。このとき、まず、ピストン16と一緒に移動してきた弁体25がシャフト41に当接し、この時点で弁体25の移動が停止され、その後、ピストン16だけが弁体25から離れていき、結局、ピストン16は、大径部の端面が背圧室19のパワーエレメント12側の内壁に当接するまで移動し、図4に示したような状態になる。このとき、中間室20の圧力P2および背圧室19の圧力P3は、ポート28の低圧の圧力P4にほぼ等しくなっている。
Next, when using the rear air conditioner, the
その後は、この電磁弁付き膨張弁6は、通常の膨張弁として動作する。すなわち、図4に示したように、ピストン16に形成された弁座が弁体25から離れて膨張弁が開弁するとともに弁体25がスプリング26により付勢されてシャフト41の端面に常に当接されるようになり、パワーエレメント12の制御下におかれる。膨張弁が開弁すると、レシーバ3から供給された高温・高圧の冷媒は、弁体25と弁座との間の隙間を通って弁孔24に流れる。このとき、高温・高圧の冷媒は、絞り膨張されて低温・低圧の気液混合冷媒となり、連通孔23を通ってポート28からリア用蒸発器7に送り込まれる。
Thereafter, the
リア用蒸発器7では、電磁弁付き膨張弁6から供給された冷媒をリア側の車室内の空気と熱交換を行うことにより蒸発させ、蒸発した冷媒を電磁弁付き膨張弁6に戻す。電磁弁付き膨張弁6では、リア用蒸発器7から戻ってきた冷媒がポート42に入り、ポート43から圧縮機1に戻される。このとき、電磁弁付き膨張弁6は、ポート42とポート43との間の低圧通路を通過した冷媒の温度および圧力をパワーエレメント12のダイヤフラム46が感知し、冷媒の温度および圧力に応じたダイヤフラム46の変位をダイヤフラム受け盤47およびシャフト41を介して弁体25に伝達し、冷媒流量を制御する。
In the
このように、電磁弁13が通電状態にされた直後、電磁弁付き膨張弁6は、緩慢な動作にて全開状態になり、その後は、リア用蒸発器7から戻ってきた冷媒の温度が所定の過熱度を維持するように弁体25のリフト量が制御されて、リア用蒸発器7に送り込まれる冷媒流量が制御される、といった通常の膨張弁の動作となる。
Thus, immediately after the
図5は第2の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図6は第2の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。 FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of the expansion valve with a solenoid valve according to the second embodiment in a state where the solenoid valve is off, and FIG. 6 is a diagram of the expansion valve with a solenoid valve according to the second embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view which shows a structural example in the state at the time of a solenoid valve being ON.
第2の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6aは、第1の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6と比較して、背圧室19と低圧通路との間に配置されたOリング58に高圧がかからないようにして低圧通路への高圧の冷媒漏れが生じない構成にしている。すなわち、この電磁弁付き膨張弁6aによれば、ピストン16は、ホルダ48のピストン16側の端部が挿入される孔によって軸線方向に進退自在に保持されるガイド部60が一体に形成されている。背圧室19は、ホルダ48の端部が挿入される孔に隣接してそれよりも拡径された空間を有し、そこにVパッキン61が配置されているとともに、スプリング40の一端を受けているばね受け部材62が圧入されている。これにより、Vパッキン61によってピストン16のガイド部60と背圧室19の内壁との間がシールされ、Oリング58が配置されている孔は、ピストン16のガイド部60および大径部とシャフト41との間の摺動部のクリアランスを介して低圧のポート28と連通しており、電磁弁13が非通電状態にあって電磁弁13のパイロット弁孔30が閉じているときにおいて、直接的に高圧が導入されていることはない。また、Oリング58とガイド部60の端面とによって囲まれた空間は、ダンパ室として機能し、ピストン16の軸線方向の急激な移動を抑制する働きをしている。
Compared with the
その他の構成については、第1の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6と同じである。したがって、電磁弁13が非通電状態のときは、図5に示したように、パイロット弁孔30が閉じられていて、高圧導入室18は、オリフィス21、中間室20およびオリフィス22を介して背圧室19に連通している。これにより、ピストン16は、その大径部と小径部との受圧面積の違いにより弁体25の方向へ働く付勢力とスプリング40の付勢力とによりスプリング26の付勢力に抗して環状弁体27に押し付ける弁座シール力を得ており、この電磁弁付き膨張弁6aを完全に閉じている。
About another structure, it is the same as the
電磁弁13が通電状態になると、電磁弁13が開弁して中間室20が低圧のポート28と連通して低圧になり、これに伴って背圧室19の圧力も次第に低圧になるので、ピストン16は、弁体25から離れる方向へ次第に移動していき、最後は、図6に示した位置にて停止する。その後は、ピストン16の位置は変化しないで、弁体25のリフト量がパワーエレメント12によって制御されることになる。
When the
図7は第3の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオフ時の状態で示す縦断面図、図8は第3の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁の構成例を電磁弁がオン時の状態で示す縦断面図である。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of the expansion valve with a solenoid valve according to the third embodiment in a state where the solenoid valve is off, and FIG. 8 is a diagram of the expansion valve with a solenoid valve according to the third embodiment. It is a longitudinal cross-sectional view which shows a structural example in the state at the time of a solenoid valve being ON.
第3の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6bは、第2の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6aと比較して、ピストン16の弁座が環状弁体27に押し付ける弁座シール力を強化し、ピストン16を環状弁体27に押し付ける方向に付勢していたスプリング40を排除するようにしている。
The
すなわち、この電磁弁付き膨張弁6bでは、ピストン16の小径部と弁座ガイド15との間の摺動部のクリアランスをシールするVパッキン51が弁座ガイド15の側にて保持されている。これにより、高圧導入室18にてピストン16が高圧を受圧する有効受圧面積は、小径部の外径を直径とする円の面積となり、第1および第2の実施の形態に係る電磁弁付き膨張弁6,6aと比較してかなり小さくすることができるので、ピストン16をパワーエレメント12の方向へ付勢する力が小さくなり、その分、ピストン16の小径部が環状弁体27に押し付ける弁座シール力を大きくすることができる。そのため、この実施の形態では、ピストン16を環状弁体27に押し付ける方向に付勢するスプリングを不要にして構成をより簡素化している。なお、弁座ガイド15には、ピストン16の軸線方向の動作によってVパッキン51が脱落しないようワッシャ63が設けられている。
That is, in the
以上の構成の電磁弁付き膨張弁6bによれば、電磁弁13が非通電状態のときは、図7に示したように、パイロット弁孔30が閉じられていて、高圧導入室18は、オリフィス21、中間室20およびオリフィス22を介して背圧室19に連通している。これにより、ピストン16は、その大径部と小径部との受圧面積の違いにより弁体25の方向へ働く付勢力によりスプリング26の付勢力に抗して環状弁体27に押し付け、この電磁弁付き膨張弁6bを完全に閉じている。
According to the
電磁弁13が通電状態になると、電磁弁13が開弁して中間室20が低圧のポート28と連通して低圧になり、これに伴って背圧室19の圧力も次第に低圧になるので、ピストン16は、弁体25から離れる方向へ次第に移動していき、最後は、図8に示した位置にて停止する。その後は、ピストン16の位置は変化しないで、弁体25のリフト量がパワーエレメント12によって制御されることになる。
When the
1 圧縮機
2 凝縮器
3 レシーバ
4 膨張弁
5 フロント用蒸発器
6,6a,6b 膨張弁
7 リア用蒸発器
11 ボディ
12 パワーエレメント
13 電磁弁
14 軸方向穴
15 弁座ガイド
16 ピストン
17 アジャストねじ
18 高圧導入室
19 背圧室
20 中間室
21,22 オリフィス
23 連通孔
24 弁孔
25 弁体
26 スプリング
27 環状弁体
28 ポート
30 パイロット弁孔
31 筒状弁座
32 弁体
33 スリーブ
34 プランジャ
35 固定具
36 コア
37 スプリング
38 コイル
39 ヨーク
40 スプリング
41 シャフト
42,43 ポート
44 アッパーハウジング
45 ロアハウジング
46 ダイヤフラム
47 ダイヤフラム受け盤
48 ホルダ
49 スプリング
50 均圧穴
51,52,53 Vパッキン
54 ばね受け部材
55,56,57,58 Oリング
60 ガイド部
61 Vパッキン
62 ばね受け部材
63 ワッシャ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記シャフトに沿ってその軸線方向に進退自在に配置され、前記パワーエレメントのある側とは反対側の端面には前記弁体によって開閉される弁孔が開口され、前記弁孔が連通孔を介して絞り膨張後の冷媒を導出するポートに連通されているピストンと、
前記パワーエレメントのある側とは反対側の前記ピストンの端面によって画成されていて前記弁体が前記シャフトに当接する方向に付勢された状態で収容されている高圧導入室と、
前記パワーエレメントのある側の前記ピストンの端面によって画成された背圧室と、
前記高圧導入室とは第1のオリフィスを介して連通され、前記背圧室とは第2のオリフィスを介して連通され、そして前記ピストンの前記連通孔とは前記電磁弁によって開閉されるパイロット弁孔を介して連通される中間室と、
を備え、前記ピストンは、前記背圧室側の受圧面積を前記高圧導入室側の受圧面積より大きくしたことを特徴とする電磁弁付き膨張弁。 In the expansion valve with an electromagnetic valve, in which the power element integrates the expansion valve function for driving the valve body in the valve opening or closing direction via the shaft and the stop valve function for opening and closing the refrigerant passage by the electromagnetic valve,
A valve hole that is opened and closed by the valve body is opened on the end surface opposite to the side where the power element is provided, and is arranged along the shaft so as to be able to advance and retreat in the axial direction. A piston in communication with a port for extracting the refrigerant after expansion by expansion,
A high-pressure introduction chamber defined by an end face of the piston opposite to the side where the power element is located and accommodated in a state where the valve body is urged in a direction in contact with the shaft;
A back pressure chamber defined by the end face of the piston on the side of the power element;
A pilot valve communicated with the high-pressure introduction chamber via a first orifice, communicated with the back pressure chamber via a second orifice, and opened and closed by the electromagnetic valve with respect to the communication hole of the piston. An intermediate chamber communicated through a hole;
An expansion valve with an electromagnetic valve, wherein the piston has a pressure receiving area on the back pressure chamber side larger than a pressure receiving area on the high pressure introduction chamber side.
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