JP5619520B2

JP5619520B2 - 電磁弁一体型膨張弁

Info

Publication number: JP5619520B2
Application number: JP2010182386A
Authority: JP
Inventors: 真須藤; 南部　晶紀; 晶紀南部
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: JP2012042081A

Description

本発明は、冷凍・冷蔵ユニット等の冷凍システムに適用される電磁弁一体型膨張弁に関する。

冷凍・冷蔵庫内の温度制御において、設定温度に達した場合には圧縮機を停止させ、設定温度より高くなった場合には再度圧縮機を運転する必要がある。圧縮機停止時に圧縮機手前に液冷媒が溜まり、圧縮機の再起動時に圧縮機が液冷媒の吸入により破損するのを防ぐため、膨張弁の手前に電磁弁が設けられる。また、複数の蒸発器への冷媒供給をそれぞれ制御する目的で膨張弁の手前に電磁弁が設けられることもある。そして、部品点数や設置スペースを削減することを目的として、電磁弁一体型膨張弁が提案されている。

この種の電磁弁一体型膨張弁は、弁本体、弁体、作動棒、パワーエレメント及び電磁弁等で構成される。弁本体は、弁室、弁室に連通するオリフィス、弁室内に高圧冷媒を導入する入口通路、オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路を有している。弁体は弁室内に設けられ、オリフィスを開閉する。作動棒は弁本体に形成された挿入孔に摺動自在に挿入されるとともに一端が弁体に当接している。パワーエレメントは作動棒の他端側に設けられ、ダイアフラムにより上下に区画される圧力室を有し、これらの差圧によるダイアフラムの変位を作動棒により弁体に伝達し、オリフィスを通過する冷媒の量を調節する。

作動棒は弁本体に形成される挿入孔内に摺動自在に挿入されるが、挿入孔と作動棒との間には作動棒が摺動するためのクリアランスが設けられる。このクリアランスを通って冷媒が弁本体の冷媒通路からパワーエレメントの圧力室にリークするのを防止するために、従来は作動棒と挿入孔との間にシール部材を装備する必要があり、これが部品点数や製造工数の増加をもたらす要因となっている。

特開平７−１５１２５９号公報

本発明の目的は、弁本体の挿入孔と作動棒との間のクリアランスを通って冷媒がリークするのを防止するためのシール部材を別途設ける必要がなく、部品点数を低減して製造コストの低減を図ることができる簡素な構成の電磁弁一体型膨張弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の電磁弁一体型膨張弁は、弁室、該弁室に連通するオリフィス、前記弁室内に高圧冷媒を導入する入口通路、前記オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路を有する弁本体と、前記弁室内に設けられ、前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に形成された挿入孔に摺動自在に挿入されるとともに一端が前記弁体に当接する作動棒と、前記作動棒の他端側に設けられ、前記作動棒を介して前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記入口通路と前記弁室との間を連通・遮断する電磁弁とを備え、前記挿入孔は前記出口通路と前記パワーエレメントとの間に形成されており、前記作動棒と前記挿入孔との間のシールが前記作動棒と前記挿入孔との摺接面のみにより構成されていることを特徴とする。

本発明の電磁弁一体型膨張弁は、弁本体の挿入孔と作動棒との間のクリアランスを通って冷媒がリークするのを防止するためのシール構造を別途設ける必要がなく、部品点数を低減して製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態である電磁弁一体型膨張弁の断面図。図１の電磁弁一体型膨張弁が組み込まれる冷凍サイクルの説明図。図１の電磁弁一体型膨張弁の斜視図。図１の電磁弁一体型膨張弁の正面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の背面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の右側面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の平面図。

以下、添付した図面に基づいて、本発明による膨張弁の実施例を説明する。
図２は、本発明の膨張弁が組み込まれる冷凍サイクルの概要を示す説明図である。
圧縮機Ｃで加圧された冷媒は、ラインＬ_１を通って凝縮器Ｄに送られ、液化される。液冷媒はラインＬ_２を介して電磁弁一体型膨張弁１に送られ、電磁弁３０が開くと、弁本体１０の弁室へ送られる。弁本体１０で減圧されて流量が制御された冷媒は、ラインＬ_３を通って蒸発器Ｅへ送られ、冷風等を発生させる。蒸発器Ｅを出た冷媒は、ラインＬ_４を介して圧縮機Ｃに戻る。

本発明の電磁弁一体型膨張弁１にあっては、蒸発器Ｅの出口側に設けた感温筒Ｓにより蒸発器Ｅの出口の冷媒の温度を感知して、その温度情報をラインＬ_６を介して電磁弁一体型膨張弁１へ送るとともに、ラインＬ_４の冷媒の圧力を外均管となるラインＬ_５を介して電磁弁一体型膨張弁１へ送る構造を備える。

図１は本発明の一実施形態である電磁弁一体型膨張弁の断面図、図３は斜視図、図４は正面図、図５は背面図、図６は右側面図、図７は平面図である。

この電磁弁一体型膨張弁１は、角柱形状の弁本体１０を備え、弁本体１０の上部に弁本体１０内に装備される弁体の駆動機構であるパワーエレメント２０を備える。そして、弁本体１０の側面には電磁弁３０が装備される。弁本体１０には、凝縮器Ｄ側からラインＬ_２を介して送られてくる高圧の冷媒が導入されるパイプＰ_１と、弁本体１０内で減圧されるとともに流量が制御された冷媒を蒸発器Ｅ側へ送り出すパイプＰ_２が連結される。また、弁本体１０には、外均管として機能するパイプＰ_３が設けられ、このパイプＰ_３には、図２に示すように、蒸発器Ｅを出て圧縮機Ｃ側へ戻る冷媒がラインＬ_５を介して導入される。さらに、パワーエレメント２０の頂部にはパイプＰ_４が接続されており、このパイプＰ_４には、図２に示すように、蒸発器Ｅを出て圧縮機Ｃ側へ戻る冷媒の温度を伝達する感温ガスがラインＬ_６を介して導入される。

図１に示すように、弁本体１０は、その下端部から上方に向けて段付穴状に形成された弁室１５０とその上端に連通するオリフィス１３４とを有する。弁室１５０の上部は弁体収容室１５０ａとなっており、その片側には、紙面に直交する方向に入口通路１０２が形成され、その一端はパイプＰ_１に連通し、他端は電磁弁３０の弁室に連通している。また、オリフィス１３４の上方には出口通路１４０が水平に形成され、その一端はオリフィス１３４に連通し、他端はパイプＰ_２に連通している。さらに出口通路１４の上方には上方に向けて挿入孔１４が形成され、その下端は出口通路１４０に連通し、上端はパワーエレメント２０の下部圧力室２２２（後述）に連通している。

弁体収容室１５０ａには弁体１２０が上下に摺動自在に挿入されている。弁体１２０の上端は円錐状に形成され、そのテーパ面１２２がオリフィス１３４の下端に形成された弁座１３２に接離することによりオリフィス１３４を開閉する。弁体１２０の下端はサポート１５２により支持され、このサポート１５２はスプリング１５４により上方に付勢されている。このスプリング１５４の下端部は有底筒状の調整ナット部材１５６により支持されている。調整ナット部材１５６はネジ部１５６ｂを介して弁本体１０に螺着されており、その下端に形成されたスリット１５６ａにドライバ等の工具を挿入して回転させることによりスプリング１５４の圧縮量を変更して弁体１２０への付勢力を調節する。なお、調整ナット部材１５６の上端外周部には、弁室１５０内の冷媒が外部へ漏れるのを防止するためのシール部材１５６ｃが嵌着されている。調整ナット部材１５６の下方には有底筒状のキャップ１５８が設けられており、このキャップ１５８はネジ部１５８ａを介して弁本体１０に螺着されている。

挿入孔１４にはステンレス等で形成される作動棒１６０が摺動自在に挿入されている。作動棒１６０の下端は弁体１２０に当接し、上端はパワーエレメント２０のストッパ２３０（後述）に当接している。パワーエレメント２０は、上蓋２００と、下蓋２０２と、それらの間に挟み込まれるダイアフラム２１０とを有する。ダイアフラム２１０と上蓋２００の間に形成される上部圧力室２２０内には、感温筒ＳからパイプＰ４を介して送られてくる感温ガスが充填される。ダイアフラム２１０と下蓋２０２の間には下部圧力室２２２が形成され、この下部圧力室２２２には、弁本体１０に設けた外均通路１２を介して、蒸発器Ｅを出た冷媒の圧力が伝達される。ダイアフラム２１０の下面が上下に移動自在のストッパ部材２３０を押圧することで、ストッパ部材２３０が作動棒１６０を介して弁体１２０を駆動する構成となっている。

電磁弁３０は、入口通路１０２から導入される高圧の液冷媒を弁室１５０に導入する通路を開閉するものであり、非通電時には入口通路１０２と弁室１５０との間を遮断し、通電時には入口通路１０２と弁室１５０とを連通させるように構成されている。

上記のように構成された電磁弁一体型膨張弁において、パイプＰ_１から電磁弁３０を通って弁室１５０に導入される液冷媒（圧力Ｐ_ｒ１とする）は、オリフィス１３４を通過する際に膨張して減圧され（圧力Ｐ_ｒ２とする）、パイプＰ_２からラインＬ_３を通って蒸発器Ｅへ送られる。蒸発器Ｅを出た冷媒（圧力Ｐ_ｒ３とする）の圧力は、ラインＬ_５から外均通路１２を介してパワーエレメントの下部圧力室２２２に伝達される。このように構成することで、蒸発器Ｅへ向かう出口通路１４０内の冷媒の圧力Ｐ_ｒ２と、蒸発器Ｅから出てパワーエレメントの下部圧力室２２２に作用する冷媒の圧力Ｐ_ｒ３との圧力差は極めて小さくなる。

そこで、本発明の電磁弁一体型膨張弁にあっては、従来の電磁弁一体型膨張弁において、弁本体１０の挿入孔１４と作動棒１６０との間のクリアランスから冷媒が下部圧力室２２２にリークするのを防止するべく、挿入孔１４と作動棒１６０との間に設けられているシール部材を省略することができる。すなわち、作動棒１６０と挿入孔１４との間のシールが作動棒１６０と挿入孔１４との摺接面のみにより構成されているのである。この構成により、シール部材とその取付部の加工を省略してコストの低減と電磁弁一体型膨張弁全体の軽量化を図ることができる。

なお、上記の実施形態では、蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒をパワーエレメント２０の下部圧力室２２２に流入させ、挿入孔１４の一端を下部圧力室２２２に連通させることで、挿入孔１４の両端の差圧を小さくする構造となっているが、本発明は、このような構造を有する電磁弁一体型膨張弁に限定されるものではない。すなわち、挿入孔１４を出口通路１４０とパワーエレメント２０との間に形成することで、挿入孔１４と作動棒１６０との間のクリアランスには、オリフィス１３４で減圧された冷媒の圧力が作用するため、上記構造を有さない場合でも、挿入孔１４と作動棒１６０との間のクリアランスから冷媒が下部圧力室２２２にリークするのを防止するシール部材を省略することができる場合がある。

１０弁本体
１２外均通路
１４挿入孔
２０パワーエレメント
３０電磁弁
１０２入口通路
１２０弁体
１３４オリフィス
１４０出口通路
１５０弁室
１６０作動棒
２１０ダイアフラム
２２０上部圧力室
２２２下部圧力室

Claims

弁室、該弁室に連通するオリフィス、前記弁室内に高圧冷媒を導入する入口通路、前記オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路を有する弁本体と、前記弁室内に設けられ、前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁本体に形成された挿入孔に摺動自在に挿入されるとともに一端が前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記入口通路と前記弁室との間を連通・遮断する電磁弁とを備え、前記挿入孔は前記出口通路と前記パワーエレメントとの間に形成されており、前記作動棒と前記挿入孔との間のシールが前記作動棒と前記挿入孔との摺接面のみにより構成されている電磁弁一体型膨張弁であって、
前記パワーエレメントは、上蓋と、下蓋と、これらの間に挟み込まれるダイアフラムとを備え、前記上蓋と前記ダイアフラムとの間に感温ガスが充填される上部圧力室が形成され、前記下蓋と前記ダイアフラムとの間に蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒の圧力が作用する下部圧力室が形成され、前記挿入孔の一端が前記下部圧力室に連通していることを特徴とする電磁弁一体型膨張弁。