JPH0434372Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は電動膨張弁に関するものである。

（従来の技術） 冷凍装置において使用される電動膨張弁の従来
例としては、例えば特開昭60−196477号公報に記
載された膨張弁を挙げることができる。この電動
膨張弁を第２図に示すが、図において、５１は弁
本体であつて、この弁本体５１には側部に開口し
た第１通路５２と、端部に開口した第２通路５３
とがそれぞれ設けられている。そして上記第１通
路５２と第２通路５３とは流路５４を介して連通
しており、この流路５４内に弁座５５が形成され
ている。一方、上記弁本体５１の背部は、ケース
５６によつて密閉状に覆われているが、このケー
ス５６の外周部にコイル５７が、その内部にはロ
ータ５８がそれぞれ配置されており、ロータ５８
の外周には永久磁石５９が取着されている。すな
わち、コイル５７にパルス等の電気的入力を入力
することによつて、上記ロータ５８を回転駆動し
得るようにしてある。一方、上記弁本体５１の上
端中心部の位置には円筒状の固定軸受６０が螺着
されており、この固定軸受６０には上記ロータ５
８の内周面に固定された円筒状の推進軸受６１が
螺着されている。そして、バネ６２により下方へ
押圧、付勢されている弁体６３が、このロータ５
８の軸心位置に固定軸受６０を貫通して配置され
ており、この弁体６３の先端部には弁部６４が一
体的に形成されている。したがつて、ロータ５８
が回転駆動されることにより、このロータ５８は
同時に軸方向の直進運動を伴い、さらに弁体６３
も固定軸受６０の中心貫通孔で案内されながら軸
方向に移動されることとなつて弁部６４と弁座５
５との間の開度が調整され、第１通路５２から第
２通路５３へと流れる冷媒量が調整されるのであ
る。

一方、上記ロータ５８上端面にはその軸心より
離れた位置にピン６５が立設されている。またロ
ータ５８の中心軸線上において、ケース５６に固
定して心棒６６を設け、この心棒６６に弾性金属
線材より成る螺旋状案内リング６７が捲着されて
いる。さらにこの螺旋状案内リング６７の螺旋溝
に巻装して回動かつ軸方向移動が可能なスライダ
６８を設けている。このスライダ６８には上記ピ
ン６５に当接し得るよう径方向に延びる当接片６
９が形成されている。

これらの部品より成る機構はロータ５８の停止
位置を定めるためのものである。すなわち、開弁
時においてはロータ５８が回転しながら上方へ移
動していくが、このときスライダ６８は当接片６
９を介してロータ５８に立設されているピン６５
により回転され、したがつて螺旋状案内リング６
７の螺旋溝に案内されて上昇していく。そして、
このスライダ６８が螺旋状案内リング６７の上端
部に達したときには、スライダ６８はそこで移動
が規制され、逆に当接片６９とピン６５とによつ
てロータ５８の回転および直進移動が停止される
こととなるのである。また閉弁時においてもスラ
イダ６８は螺旋状案内リング６７の下端部で移動
が規制され、ロータ５８が同様に停止される。

（考案が解決しようとする問題点） ところで上記のような電動膨張弁においては、
例えば第１通路５２側を高圧冷媒の入口、第２通
路５３側を低圧冷媒の出口とする流れ方向で使用
する場合、閉弁時には弁座５５前後の差圧が閉弁
方向に作用しているため、開弁操作をするために
は、バネ６２の押圧力に加えて上記差圧に打ち勝
つ力が必要である。したがつて大流量を得るため
に弁口径を大きくすると開弁方向に動かすための
大きな力が必要となり、コイル５７と永久磁石５
９とより成る電気的駆動機構が大型化するという
問題が生ずることとなる。一方第１通路５２側を
低圧冷媒の出口、第２通路５３側を高圧冷媒の入
口とする流れ方向で使用する場合には弁座５５前
後の差圧が開弁方向に作用するため弁口径を大き
くするとバネ６２の力に抗して弁を開いてしま
い、制御不能になるという欠点を有している。ま
た、弁体６３の移動方向を案内する固定軸受６０
は、弁本体５１に螺着して構成する構造であるた
め、弁座５５と弁部６４との心を出し難く、弁の
完全閉止が困難であるという問題点を有してい
る。

そこでこの考案は上記した従来の欠点を解決す
るためになされたものであつて、その目的は、小
型の電気的駆動機構で大口径弁の両方向流れの制
御ができ、また弁座と弁部との心出しが容易な電
動膨張弁を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの考案の電動膨張弁は、第１及び第２
通路２，３を弁本体１に設け、両通路２，３を弁
本体１内に穿設した流路４を介して連通させると
共に、上記流路４には第１弁座５を設け、また上
記第１弁座５に当接、離反して上記流路４を開閉
するための第１弁部２０を先端側に有する弁棒１
９を上記弁本体１内に摺動自在に配置し、一方上
記弁本体１の背部をケース６で密閉状に覆うこと
によつて形成された後室７内に上記弁棒１９の基
端側を導出し、上記弁本体１にはさらに、上記第
１弁座５よりも第１通路２寄りの流路４ａと上記
後室７とに連通すると共に上記第１弁座５と略同
径でかつ略同軸に配置された弁棒案内部２４を設
け、また弁棒案内部２４と上記後室７との間には
上記第１弁座５と略同径の第２弁座２５を設け、
一方上記弁棒１９には、さらに上記弁棒案内部２
４に案内される摺動部２６と、上記第１弁部２０
が上記第１弁座５に当接すると略同時に上記第２
弁座２５に当接する第２弁部２８とを設け、また
上記第２通路３と上記後室７とを連通する均圧通
路３０を有している。

（作用） 上記電動膨張弁においては、閉弁時、例えば第
１通路２に高圧冷媒、第２通路３に低圧冷媒が作
用する場合、第１弁座５の部分では従来の電動膨
張弁と同様に各冷媒の差圧による力が閉弁方向に
作用するが、このとき第２弁座２５の部分では、
第１通路２側からは高圧冷媒圧力が、また後室７
側からは、この後室７が均圧通路３０を通じて第
２通路３に均圧化されているので、低圧冷媒圧力
がそれぞれ作用する。したがつてこの第２弁座２
５の部分では第１弁座５の部分と同一かつ逆方向
への差圧力が作用することとなる。しかも第１弁
座５と第２弁座２５とは略同一径に形成されてい
るので、これらの差圧により弁棒１９に作用する
力は互いに打ち消し合うこととなる。

また開弁操作時、第１弁部２０が第１弁座５よ
り離反した場合には同時に第２弁部２８も第２弁
座２５より離反することとなるが、弁棒案内部２
４と摺動部２６との狭い〓間は流体流れに対して
大きな流れ抵抗を有するので、この領域で、第１
通路２側の高圧冷媒の圧力と第２通路３に連通し
た後室７の低圧冷媒の圧力との圧力差が生じ、こ
れは第１弁座５の領域で生ずる圧力差と同等かつ
逆方向であり、また弁棒案内部２４の径は第１弁
座５と略同径に形成しているので、このときにも
上記と同様に弁棒１９に作用する力は互いに打ち
消し合うこととなる。したがつてバネ２３の力に
抗する力のみで弁棒を開弁および駆動することが
できる。このことは冷媒の流れ方向が逆になつた
場合にも同様である。

また弁棒案内部２４は、弁本体１に形成された
ものであるので、第１弁座５と同軸上に加工する
ことが容易であり、したがつてこの弁棒案内部２
４で弁棒１９を案内することによつて第１弁座５
と第１弁部２０との心出しが容易となる。

（実施例） 次にこの考案の電動膨張弁の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は弁本体を示しているが、
この弁本体１には、側部に開口した第１通路２
と、下端部へ開口した第２通路３とがそれぞれ形
成されている。上記両通路２，３は、流路４を介
して互いに連通しており、この流路４内に第１弁
座５が形成されている。この流路４は第１弁座５
により第１通路２寄りの流路４ａと第２通路３寄
りの流路４ｂとに仕切られて成るものである。ま
た上記弁本体１の背部、すなわち図において上部
は、ケース６によつて密閉状に覆われており、内
部に後室７が形成されている。このケース６はそ
の上端部に取着されたキヤツプ６ａを含むもので
ある。そして上記ケース６の外周部にはコイル８
が配置され、また後室７にはロータ９が配置され
ている。１０はコイル固定板であるが、このコイ
ル固定板１０は、上端折曲部が上記キヤツプ６ａ
にねじ１１を介して取着され、コイル８の抜け止
めを行なうべく下端折曲部でコイル８の上端面を
押さえている。なおコイル８の下端部は弁本体１
の上端外周部に支持されている。上記ロータ９の
外周部には、永久磁石１２が取着され、この永久
磁石１２と上記コイル８とによつてロータ９を回
転駆動するための電気的駆動機構１３が構成され
ている。つまり上記コイル８にパルス等の電気的
入力を入力することによつて、上記ロータ９を回
転駆動し得るようにしてあるのである。上記ロー
タ９の軸心部には、軸方向へ延びると共に前端面
（図面上は下端面）に開口する円径の凹入孔１４
と、軸方向へと後端面（図面上は上端面）にまで
延びたガイド溝１５とが穿設されている。

一方、上記弁本体１の上端の位置には上方径小
部にねじ部を有する固定軸受１６が取着され、こ
の固定軸受１６に、上記凹入孔１４の内周面に固
定された円筒状の推進軸受１７が螺着されてい
る。１８はリング状のバネ受であつて、このバネ
受１８は、推進軸受１７の上端面と凹入孔１４の
底面間に固定されたものである。そしてこのバネ
受１８及び上記固定軸受１６を通して上記流路４
の開閉を行なう弁棒１９が出没自在に配置されて
おり、この弁棒１９の先端部には第１弁部２０が
形成されている。なお弁棒１９の上端部には弁棒
抜け止め用の上部座金２１が取着されている。ま
た弁棒１９にはその中途部に段部２２が形成され
ており、この段部２２と上記バネ受１８との間に
バネ２３が介設されている。上記弁棒１９はこの
バネ２３によつて、下方、閉弁方向へと押圧、付
勢されている。

一方上記弁本体１には、弁棒１９が挿通すると
共に第１通路寄りの流路４ａと後室７とを連通す
る弁棒案内部２４が形成されているが、この弁棒
案内部２４は、第１弁座５と同軸であると共にこ
の第１弁座５と略同径に形成されている。またこ
の弁棒案内部２４の上端面には第２弁座２５が形
成されており、この第２弁座２５も第１弁座５と
略同径である。

一方上記弁棒１９には、先端部の第１弁部２０
上方に上記弁棒案内部２４に案内されて摺動する
摺動部２６が形成されている。この摺動部２６の
外径と弁棒案内部２４の内径とは通常の軸と穴と
のはめあい〓間で構成されているものであり、弁
棒１９の心出しが精密になし得ると共に、この狭
い〓間は流体流れに対して大きな流れ抵抗を有す
るものである。また上記摺動部２６の上端部には
径小部２７が設けられ、さらにその上部に第２弁
部２８が形成されている。この第２弁部２８は前
記弁棒案内部２４の上端面にある第２弁座２５に
当接して第１通路２と後室７とを区画し得るもの
である。この第２弁部２８の第２弁座２５への当
接と前記第１弁部２０の第１弁座５への当接とは
略同時に生ずるように調節されている。すなわち
この膨張弁を組み立てる際に、第２弁部２８を第
２弁座２５に当接させた状態において、第１弁座
５を上端に有する筒状部材２９を第２通路３寄り
の流路４ｂに螺着すると共に、第１弁座５を第１
弁部２０に当接させ、この状態でこの筒状部材２
９を止定するのである。また第１弁部２０は流量
の制御分解能を良好とするために弁角度を小さく
し、一方第２弁部２８は弁角度を大きく形成して
いる。このような構成によつて、高い制御分解能
が得られると共に、弁棒１９の前進は弁角度の大
きい第２弁部２８で停止するため、弁角度の小さ
い第１弁部２０の第１弁座５へのくいこみが生ず
ることはない。さらに弁棒１９の先端部にはその
軸心上に均圧通路３０が先端面から上記第２弁部
２８背面の横穴３１まで穿設されている。この均
圧通路３０と横穴３１とによつて後室７の圧力は
第２通路３における冷媒の圧力と均圧化されてい
る。

一方、上記キヤツプ６ａには下方へと延びるス
トツパ軸受３４が取着され、このストツパ軸受３
４が前記ガイド溝１５の中心部に挿入されてい
る。またこのガイド溝１５内にはストツパ３５が
上下方向に移動自在に配置されているが、このス
トツパ３５は上記ストツパ軸受３４に螺着されて
いる。このストツパ３５に対して、前記ガイド溝
１５の溝幅は、例えばストツパ３５の一方の角部
でこのガイド溝１５の一方の壁面に当接している
ときに、ロータ９が１ステツプ角逆回りに回転し
たとしても、他方の角部と他方の壁面との間には
なお〓間が残るような寸法に形成されている。し
たがつてロータ９が１ステツプ角の変位を伴う回
転振動をする場合でも、ストツパ３５が両壁面と
衝突を繰り返してストツパ３５自身が異常振動を
引き起こすというようなことはない。

一方、ストツパ軸受３４には上下両端部に当接
部材３６，３７が取着されている。これらの当接
部材３６，３７はそれぞれ例えば樹脂等の弾性材
で製作された緩衝体３８，３９と、緩衝体受４
０，４１とから構成され、ストツパ３５の軸方向
移動端部を定めている。つまり上記弁棒１９を閉
弁方向へと導くべくロータ９が回転しつつ下降し
た際に、上記ストツパ３５の下端面が下側の当接
部材３７の緩衝体３９に当接してロータ９のそれ
以上の下降を規制し、一方上記弁棒１９を開弁方
向へと導くべくロータ９が回転しつつ上昇した際
に、上記ストツパ３５の上端面が上側の当接部材
３６の緩衝体３８に当接して弁棒１９のそれ以上
の上昇を規制し得るようにしてあるのである。ま
たこのようにストツパ３５が上側の当接部材３６
に当接する場合においても、回転しつつ上昇して
きたロータ９の上端面が上側の当接部材３６を越
えて上方に位置するように、ガイド溝１５の軸方
向長さ、推進軸受１７のねじ部のリード、ストツ
パ軸受３４のねじ部のリード、及び当接部材３６
の取付位置が選定されている。したがつて、スト
ツパ３５は常にロータ９内部に位置するようにな
つているので、ストツパ２５が発する衝突音等は
緩和されて外部に伝わることとなり、騒音のより
小さい構成となつているのである。

また上記ロータ９とストツパ３５とは、上記ロ
ータ９を下降させた際に、まず最初に弁棒１９の
両弁部２０，２８が両弁座５，２５に当接し、さ
らにそれから所定距離だけ、上記バネ２３の力に
抗してロータ９を下降させたときに、上記ストツ
パ３５が下側の当接部材３７に当接するような位
置関係が選択されている。したがつて閉弁状態で
は弁棒１９はバネ２３の力でもつて両弁座５，２
５に当接されている。このような構造によつて、
閉弁後にさらにパルスが入力され、コイル８の磁
極位置変化とロータ９の永久磁石１２の磁極の反
撥によつて、上記ロータ９とこれに固定の推進軸
受１７及びバネ受１８が進退を繰返すような現象
が生じても、この現象は弁棒１９には伝達され
ず、バネ２３による安定した閉弁状態が得られ
る。

またストツパ３５の停止時に、ストツパ軸受３
４がストツパ３５に締付けられるようなことがな
いように、ストツパ軸受３４のねじ部のリードは
前記推進軸受１７のねじ部よりも大きなリードに
設定されている。

上記した電動膨張弁においては、コイル８にパ
ルス等の電気的入力を入力することにより、ロー
タ９と共に推進軸受１７が回転する。この推進軸
受１７は、固定軸受１６に案内されている訳であ
るから、上記回転によつて軸方向に駆動され、こ
れにより弁棒１９の第１弁部２０が第１弁座５に
対して近接、離反することになる。そして両者２
０，５間の開度を調整することによつて、第１通
路２と第２通路３との間を流れる冷媒量の調整を
行なうのである。

次にこの電動膨張弁の作動状態について、便宜
上、第１通路２から高圧冷媒を導入し、第２通路
３から低圧冷媒を送出する場合を例に説明する。
第１図のように流路４内の第１弁座５に第１弁部
２０が当接している閉弁時において、弁棒１９に
は第１弁座５の箇所で冷媒の圧力差が生じてお
り、この差圧と第１弁座５の口径面積との積に相
当する力が閉弁方向に作用している。このとき第
２弁座２５に第２弁部２８が当接しており、した
がつて第１通路における高圧冷媒の圧力は第２弁
座２５までしか作用していない。

一方後室７側は弁棒１９に穿設されている均圧
通路３０により第２通路３に連通されているの
で、この後室７側には第２通路３の低圧冷媒の圧
力が作用している。したがつて、第２弁座２５の
位置において冷媒の圧力差が第１弁座５での圧力
差と同一値で逆方向に生じており、また第１弁座
５と第２弁座２５との口径は略同一に形成してあ
るので、これらの差圧により弁棒１９に作用する
力は互いに打ち消し合うこととなる。したがつて
この閉弁状態から開弁操作をする場合にはバネ２
３の力に打ち勝つ力さえあればよいこととなる。

また開弁操作時第１弁部２０が第１弁座５より
離反した場合、同時に第２弁部２８も第２弁座２
５より離反することとなるが、弁棒案内部２４と
摺動部２６とは通常の軸と穴のはめ合い〓間で構
成しており、したがつてこの狭い〓間は流体流れ
に対して大きな流れ抵抗を有するので、この領域
で、第１通路２側の高圧冷媒の圧力と、第２通路
３に連通した後室７側の低圧冷媒の圧力との圧力
差が生じ、これは第１弁座５の領域で生ずる圧力
差と同等かつ逆方向であり、かつ弁棒案内部２４
の径は第１弁座５と略同径に形成しているので、
上記と同様に弁棒１９に作用する力は互いに打ち
消し合うこととなる。したがつてバネ２３の力に
抗する力のみで弁棒を駆動することができる。

上記の効果は弁が大径化しても同様に得られる
ので、小型の電気的駆動機構で大口径弁の制御が
できることとなる。

一方、高圧冷媒が第１通路２に導入され、第２
通路３から低圧冷媒が送出される場合においても
上記とは高圧側と低圧側が逆になつて差圧により
生ずる力の方向が逆になるものの同様の効果が得
られるので、この考案の電動膨張弁を両方向制御
弁として使用することができる。

また弁棒案内部２４は、弁本体１に形成された
ものであるので、第１弁座５と同軸上に加工する
ことが容易であり、したがつてこの弁棒案内部２
４で弁棒１９を案内することによつて第１弁座５
と第１弁部２０との心出しが容易となる。

以上の説明のように、この考案の電動膨張弁に
おいては、第１通路２寄りの流路４ａを挟んで上
下にそれぞれ冷媒圧力差が互いに逆方向に生ずる
ように構成し、その差圧により弁棒１９に作用す
る力を互いに打ち消し合うようにしてあるので、
作動時や開弁時に弁棒を小さな力で駆動すること
が可能である。そのため大口径弁においても小形
の駆動源を使用することが可能となり、また両方
向流れの制御弁として使用することができる。さ
らに狭い〓間を形成して冷媒流れに対し大きな流
れ抵抗を与えると共に弁棒案内機能を有する弁棒
案内部は弁本体に設けられたものであるので、弁
棒と弁座との心出しが容易である。さらに、第１
弁部２０は流量の制御分解能を良好とするために
弁角度を小さくし、一方第２弁部２８は弁角度を
大きく形成することによつて、弁棒１０の前進は
弁角度の大きい第２弁部２８で停止するため、第
１弁部２０の第１弁座５へのくいこみを生ずるこ
となく、制御精度の良好な電動膨張弁を構成でき
る。

なお上記実施例では、第２通路３と後室７とを
連通させるための均圧通路３０を弁棒１９に設け
たが、弁本体１に第２通路３と後室７とを連通す
る連通孔を穿設して構成することも可能である。

（考案の効果） この考案の電動膨張弁においては、第１通路寄
りの流路を挟んで冷媒圧力差が互いに逆方向に生
ずるように構成し、弁棒に作用する力を互いに打
ち消し合うようにしてあるので、作動時や開弁時
に弁棒を小さな力で駆動することが可能である。
そのため大口径弁においても小形の駆動源を使用
することが可能となり、また両方向流れの制御弁
として使用することができる。さらに弁棒案内機
能を有する弁棒案内部は弁本体に設けられたもの
であるので、弁棒と弁座との心出しが容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例における電動膨張
弁を示す断面図、第２図は従来の電動膨張弁の断
面図である。 １……弁本体、２……第１通路、３……第２通
路、４……流路、５……第１弁座、６……ケー
ス、７……後室、１９……弁棒、２４……弁棒案
内部、２５……第２弁座、２６……摺動部、２８
……第２弁部、３０……均圧通路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 第１及び第２通路２，３を弁本体１に設け、
   両通路２，３を弁本体１内に穿設した流路４を
   介して連通させると共に、上記流路４には第１
   弁座５を設け、また上記第１弁座５に当接、離
   反して上記流路４を開閉するための第１弁部２
   ０を先端側に有する弁棒１９を上記弁本体１内
   に摺動自在に配置し、一方上記弁本体１の背部
   をケース６で密閉状に覆うことによつて形成さ
   れた後室７内に上記弁棒１９の基端側を導出し
   た電動膨張弁であつて、上記弁本体１にはさら
   に、上記第１弁座５よりも第１通路２寄りの流
   路４ａと上記後室７とに連通すると共に上記第
   １弁座５と略同径でかつ略同軸に配置された弁
   棒案内部２４を設け、また弁棒案内部２４と上
   記後室７との間には上記第１弁座５と略同径の
   第２弁座２５を設け、一方上記弁棒１９には、
   さらに上記弁棒案内部２４に案内される摺動部
   ２６と、上記第１弁部２０が上記第１弁座５に
   当接すると略同時に上記第２弁座２５に当接す
   る第２弁部２８とを設け、また上記第２通路３
   と上記後室７とを連通する均圧通路３０を有し
   ていることを特徴とする電動膨張弁。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の電動膨
   張弁であつて、上記均圧通路３０が上記弁棒１
   ９に穿設されていることを特徴とする電動膨張
   弁。