JPH03168484A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば電気的制御要素と接続される冷凍空調
装置用膨張弁に供して好適な流量制御弁に関する。

（従来の技術］ 冷媒の減圧機能と流星を比例制御する機能とを併有して
いる温度式自動膨張弁は、冷凍空調装置用の主流膨張弁
としてこれまで広く採用されてきている。しかし冷凍空
調装置の電子化傾向は冷媒流量の制御においても例外で
なく、必然的にマイクロコンピュータと接続可能な電気
式膨張弁も既に種々提案ざれている。

第５図に示す電気式膨張弁はその基本構造を示すもので
あって、人口通路ａから出口通路ｂに至る冷媒通路には
弁座シ一トＣの開口面積を調節する弁体ｄが設けられ、
磁性体からなるプランジャｅと結合した弁体ｄは、プラ
ンジャスプリングｆと対抗スプリングＱによって支承さ
れるとともに、対抗スプリングｑの付勢力にはさらに印
ｈａ電流値に比例して発生する電磁コイルｈの磁力（吸
引力）が加勢されている。したがって、電磁コイルｈの
吸引力とスプリングｆ，ｇとの均衡により弁体ｄ位置が
決定され、冷媒流量は冷却負荷に応じた電磁コイルｈの
印加電流値によってホ１］御される。

［発明が解決しようとする課題］ ところが車両空調用に供されている冷媒装首では、車両
の稼動状況や環境温度などに左右されて、凝縮器におけ
る熱交換率がとかく不安定となるため、液化冷媒の温度
と共に凝縮圧力も変化し、上述した膨張弁の入口通路ａ
の冷媒圧力に変動が生じることになる。この場合、冷却
負荷に基づく弁休ｄの制御位置つまり弁開度が一定に保
たれている状況下にあっても、入口通路ａの圧力変動に
伴って冷媒流量が変化し、結果的に所期の冷却能力か維
持しえないという不具合がある。勿論、出口通路ｂに圧
力変動を生じた場合も、入口通路ａとの圧力差により冷
媒流量は当然に変化する。

本発明は、入口又は出口通路の圧力に変動が生じた場合
でも、流体流量を常に設定値に保持しうる流最制御弁の
創出を、解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段１ 本発明は上記課題解決のため、入口通路から圧屓通路及
び差圧室を経て出口通路に至る一連の流体通路と、差圧
室から出口通路に至る通路開度を調節する調整弁と、上
記入口通路と差圧室との圧力差に応動じて該調整弁を付
勢制御する感圧手段とをもち、該感圧手段は圧力制御点
を独立的に変化させる可変付勢要素を含んでなる新規な
構或を採用している。

［作用］ 本発明に係る流量制御弁の入口通路と差圧室との間には
圧損通路の形状、寸法によって定まる圧力差が生じてお
り、感圧手段にはこの圧力差に応じた付勢力Ｆｐが干与
している。そしてこの感圧手段には圧力制御点を独立的
に変化させる可変付勢要素も加わって付勢力Ｆｐと均衡
する付勢力Ｆｍが作用しており、調整弁は該感圧手段の
付勢力Ｆｍによって制御ざれている。

したがって、感圧手段の圧力制御点が一定に保たれてい
るとき、入口通路の流体圧力が上昇して圧損通路を介し
た圧力差に基づく付勢力「ｐが大きくなると、感圧手段
はこれに応動して通路開度を閉じる向きに調整弁を制御
し流量の増加を抑制する。これによって入口通路と差圧
室との圧力差に基づく付勢力Ｆｐも回復し、感圧手段の
付勢力Ｆｍと均衡する位置で調整弁は静止する。

逆に入口通路の流体圧力が低下して上記圧力差に基づく
付勢力「ｐが小さくなると、感圧手段は通路開度を開け
る向きに調整弁を制御して流量の減少を阻止するので、
同様に圧力差に基づく付勢力Ｆｐは回復して感圧手段の
付勢力Ｅｍとの均衡関係が保持ざれる。つまり流路の圧
力損失と比例関係にある流量は感圧手段の圧損調節によ
って絶えず一定に制御される。

そして本流は制御弁が冷凍装置用の膨張弁に適用ざれ、
冷却負荷の変動信号などにより可変付勢要素を介して感
圧手段の圧力制御点が変更されれば、変化した感圧手段
の付勢力Ｆｍと均衡するよう調整弁の制御を介して圧損
調節が行われるので、例えば凝縮圧力の変動に影響ざれ
ることなく、冷却負荷に応じた所要の冷媒流量を常に安
定して確保することができる。

［実施例］ 以下、電磁式膨張弁に適用した本発明の第１実施例を第
１図に基づいて説明する。

図において、膨張弁１０の本休１１には、軸心部に段差
状の通孔１２ａ〜１２Ｃが穿設され、通孔１２ａ及び１
２ｃがそれぞれ入口通路１３及び出口通路１４と連通さ
れている。比較的大径の通孔１２Ｇには弁サポート１５
が嵌装され、該弁サポート１５は調整弁１６を軸心方向
に摺動可能に案内しており、弁座１５ａに形成ざれた該
調整弁１６の闇動軸部と同心同径の開口１５ｂは、横孔
によって出口通路１４に連通されている。そして上記通
孔１２ｃよりも幾分小径の通孔１２ｂ内にはスプール１
７が｝習動可能に挿嵌され、該スプール１７には軸心方
向に小径の圧損通路１７ａが貫設されて、該スプール１
７の上端面と上記弁サポート１５の下端面との間は差圧
室１８ａ、該スプール１７の下方は入口通路１３に連な
る背圧室１８ｂに形或されている。

一方、本体１１の上方は台板１９及び蓋筒２０によって
閉塞され、蓋筒２０内には軸心部に配設された固定鉄芯
２１を囲包する電磁コイル２２が或型樹脂材からなる枠
体２３によって絶縁固定ざれている。また、該固定鉄芯
２１と室２４を隔てて対向するプランジャく可動鉄芯）
２５はスリー７２６によって案内されており、該プラン
ジャ２５の下端面と上記スプール１７の上端面とによっ
て扶持される上記調整弁１６は、移動量に対して開口１
５ｂの通路開度が比例的に変化する円錐状の弁部１６ａ
を有し、かつ冷媒の流れを妨げないようスプール１７と
の接触部はマイナスドライバ状に形或されている。なお
、上記差圧室１８ａと上記室２４とは、弁サポート１５
及びプランジャ２５に穿設された貝孔１５Ｇ及び２５ａ
によって導通されており、該弁サポート１５は上記スリ
ーブ２６と共に座板２７によって本体１１に封止固定さ
れている。

上記固定鉄芯２１とプランジャ２５の双方にはばね室が
形成ざれて該プランジャ２５を下方へ付勢する第１ばね
２Ｂが装頃され、一方、スプール１７の下部と調節ねじ
２９との間の通孔１２ａ内には、該スプール１７を上方
へ付勢する第２ばね３０が装填されるとともに、電磁コ
イル２２への印加電流に比例した磁力（吸引力）を上記
プランジャ２５に作用させる可変付勢要素と、上記第１
、第２ばね２８、３０とを含む動作系によって感圧手段
が構或されている。そして圧損通路１７ａに基づいて入
口通路１３に連なる背圧室１８ｂと差圧室１８ａとの間
に生じる圧力差は、スプール１７に対する付勢力「ｐと
して作用し、調整弁１６はこの付勢力「ｐと上記感圧手
段の総合的な付勢力「ｍとの圧力均衡によって制御され
る。

本実施例の膨張弁１０は上述のように構成されており、
入口通路ゴ３から流入した液冷媒は背圧室１８ｂ及びス
プール１７の圧屓通路１７ａを経て差圧室１８ａに至り
、調整弁１６の弁部１６ａによって調節ざれた間口１５
ｂを潜通して出口通路１４へと流動する。このとき圧損
通路１７ａの形或により、スプール１７を挟む背圧室１
８ｂと差圧室１８ａとの間には圧力差に応じてスプール
１７に対する上向き（弁閉止方向〉の付勢力Ｆｐが作用
し、さらに感圧手段を構或するスプール］７及びプラン
ジャ２５には、流体圧力のばか第１、第２ばね２８、３
０による付勢力並びにプランジャ２５に対する独自の電
磁吸引力を含んで、上記付勢力「ｐと均衡する付勢力Ｆ
ｍが作用している。

したがって両端を拘束ざれた調整弁１６の弁聞度つまり
冷媒流量は、該感圧手段の付勢力「ｍによって制御され
る。

電磁コイル２２に対する印加電流値は、冷却負荷の変動
信＠などに基づいて図示しない制御系により選択的に調
節されるものであって、負荷変動のない状態ではプラン
ジャ２５に作用する電磁吸引力は一定であり、感圧手段
の圧力制御点つまり付勢力Ｆｍも安定に保たれている。

この状態から例えば凝縮圧力が変化して入口通路１３及
び背圧室１８ｂの冷媒圧力が上昇すると、圧損通路１７
ａを介した背圧室１８ｂと差圧室１８ａとの圧力差に基
づいて、スプール１７に対する上向きの付勢力Ｆｐが大
きくなり、感圧手段はこれに応動して調整弁１６の弁開
度を閉じる向きにｉｔｉｌＩ＠シ冷媒流量の増加を抑制
する。これにより差圧室１８ａの圧力が上昇して圧力差
に基づく付勢力Ｆｐも回復し、再び感圧手段の付勢力「
ｍと均衡する位置で調整弁１６は静止する。

逆に入口通路１３の冷媒圧力が低下して上記圧力差に基
づく付勢力「ｐが小さくなると、感圧手段は調整弁１６
の弁開度を開ける向きに！ｉｆＪ御して冷媒流量の減少
を補完するので、差圧室１８の圧力降下に伴って圧力差
に基づく付勢力Ｆｐも同様に回復し、感圧手段の付勢力
「ｍとの均衡関係が保持される。すなわち流路の圧力損
失と比例関係にある流量は感圧手段の圧損調節によって
絶えず一定に制御ざれる。

また、冷却負荷の変動信号などにより、電磁コイル２２
への印加電流値が調節ざれ、プランジＰ２５に対するＮ
磁吸引力（可変付勢要素）の増減による付勢力Ｆｍの改
変、つまり感圧手段の圧力制御点が変更されれば、変更
ざれた付勢力「ｍと上記圧力差に基づく付勢力Ｆｐとが
均衡する形で調整弁１６の弁開度も自勅的に調節される
ので、入口通路１３における冷媒の圧力変動とはかかわ
りなく、冷却負荷に応じた所要の冷媒流星が常に安定し
て確保ざれる。

第２図は本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例
と同一又は類似の構成要素については、同一の符号を付
して詳しい説明は省略する。

本実施例の膨張弁１０Ａは、入口通路１３に連なる背圧
室３２ｂと差圧室３２ａとを結ぶ圧損通路３３が本休３
１に形成され、中実体のスプール３４はそれ自体が調整
弁の機能を有して、差圧室３２ａから出口通路１４に至
る同心、同径状の通孔３５の開口度を調節可能となされ
ている。そしてプランジャ２５とスプール３４とは本体
３１に関連的に支承された連杆３６を挟んで、第１実施
例と同様感圧手段の付勢力Ｆｍにより制御位置に保持ざ
れている。

かかる構成に基づいて、本実施例においても背圧室３２
ｂと差圧室３２ａとの間には圧損通路３３の形状、寸法
に応じた圧力差が生じており、スプール３４には上向き
（弁閉止方向〉の付勢力「ｐが作用している。そして感
圧手段を構戒する該スプール３４及びプランジャ２５に
は、流体圧力のほか第１、第２ばね２８、３０による付
勢力並びにプランジャ２５に対する独自の電磁吸引力を
含んで、付勢力Ｆｐと均衡する付勢力Ｆｍが作用してい
る。したがって凝縮圧力に付随して入口通路１３及び背
圧室３２ｂの冷媒圧力が変動した場合でも、流路の圧力
損失と比例関係にある流量は、感圧手段の圧損調節つま
りスプール３４の弁開度調節によって常に一定に制御ざ
れる。勿論、冷却負荷の変動に伴ってプランジャ２５に
対する電磁吸引力（可変付勢要素）が９０減ざれ、これ
によって感圧手段の付勢力Ｆｍ（圧力制御点）が変更さ
れれば、第１実施例と同様スプール３４の弁開度は自動
的に調節ざれて、冷却負荷に応じた所要の冷ｒｓ流量が
確保される。

第３図は本発明の第３実施例を示すもので、本実施例に
おいて既述の実施例と同一又は類似の構成要素について
は、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例の膨張弁１０Ｂは、双方向の冷媒の流れに対し
て同様な流量制御を可能とした点に特徴を有するもので
あって、調整弁を兼ねたスプール４１自体に圧損通路４
２が形成されており、該スプールの弁機能によって室４
３ａから通路４５に至る通路開度及び室４３ｂから通路
４４に至る通路開度が調節可能となされている。そして
同膨張弁１０Ｂは上方と下方にそれぞれプランジャ２５
及び可変付勢要素を含む既述の実施例と同一形態の感圧
手段部材を一対備え、両プランジャ２５が連杆４６、４
６を介してスプール４１を挟持することにより、該膨張
弁１０Ｂは上下方向に対称的な構或となされている。し
たがって冷媒の流れ方向により、通路４４、４５は相互
に入口通路又は出１」通路に、室４３ａ、４３ｂは相互
に差圧室又は背圧室に変容する。

本実施例はこのような特徴的構或により、通路４４が入
口通路である場合は図示下方に配置された可変付勢要素
の無能化、つまり電磁コイル２２ｂに対する通電は停止
され、冷却負荷に基づいて変動する電磁コイル２２ａへ
の印加電流値に反比例して出口通路４５の冷媒流量が制
御ざれる。逆に通路４５が入口通路となった場合は当然
に電磁コイル２２ａへの通電が停止され、電磁コイル２
２ｂへの印ｂＤ電流値により同様に出口通路４４の冷媒
流量が制御される。

第４図は本発明の第４実施例を示すもので、本実施例も
同様に既述の実施例と同一又は類似の構或要素について
は、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

本実施例の膨張弁１０Ｇも、双方向の冷媒の流れに対し
て流量制御を可能としたものではあるが、プランジャ２
５及び電磁コイル２２を含む可変付勢要素を１個で達或
したところに、第３実施例とは顕著な構或上の差異を有
しており、すなわち該膨張弁１０Ｃは、スプール４１に
作用する下方の感圧手段部材として単に第２ばね３０に
より付勢される脚付筒体５１を配設したものである。

したがって通路４４を入口通路とする場合は、電磁コイ
ル２２への印加電流値に反比例して出口通路４５の冷媒
流量が制御ざれ、一方、通路４５が入口通路となった場
合は、電磁コイル２２への印ｊＤ電流値に正比例して出
口通路４４の冷媒流最が制御される。

［発明の効果］ 以上、詳述したように本発明になる流星制御弁は、入口
通路から圧損通路及び差圧室を経て出口通路に至る一連
の流体通路と、差圧室から出口通路に至る通路開度を調
節する調整弁と、上記入口通路と差圧室との圧力差に応
動じて該調整弁を付勢制御する感圧手段とをもち、該感
圧手段は圧力制御点を独立的に変化させる可変付勢要素
を含むものであるから、感圧手段の圧＠調節によって、
入口又は出口通路の流体圧力にかかわりなく常に一定の
流量が確保ざれるとともに、一方、外部要因の指令信号
により感圧手段の圧力制御点が変更されれば、これに応
じて随時所要の流最に調節することができる。しかも本
発明は制御の主体を圧損の調節に求めているため大きな
力を全く要せず、駆動用電磁部分の小型化とともに全体
＠造をきわめてｍ潔化しうる見逃し難い効果を付随する
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の各実施例に係る流量制御弁（
膨張弁）を示す断面図、第５図は従来の電磁式膨張弁を
示す断面図である。 １０・・・膨．張弁　　　　１３・・・入口通路１４・
・・出口通路　　　１６・・・調整弁１７、３４、４１
・・・スプール １　７ａ，３３、４２・・・圧損通路 １８ａ、３２ａ・・・差圧室 １８ｂ、３２ｂ・・・背圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入口通路から圧損通路及び差圧室を経て出口通路
   に至る一連の流体通路と、差圧室から出口通路に至る通
   路開度を調節する調整弁と、通路と差圧室との圧力差に
   応動して該調整弁を付勢制御する感圧手段とをもち、該
   感圧手段は圧力制御点を独立的に変化させる可変付勢要
   素を含んでなるを特徴とする流量制御弁。