JPH0861810A - 冷媒制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体を付勢するスプリングが振動を生じるこ
となく、長期間に互って安定した作動を行う冷媒制御弁
を提供する。 【構成】 コイルスプリング８の付勢力に抗して動く弁
体１０で弁本体１内部の冷媒流路を開閉する冷媒制御弁
２３において、コイルスプリングの内側に常時接触する
よう付勢されたばね部材２４を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置等の冷媒
回路に用いる膨張弁や吐出圧力調整弁等の冷媒制御弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置等の冷凍サイクルにおける
冷媒回路中には、例えばコンデンサから送られる冷媒を
膨張させるための膨張弁、あるいは圧縮機からの所定圧
力以上の冷媒を圧縮機の吸込側に戻す吐出圧力調整弁等
の各種の流体制御弁が用いられている。これらの流体制
御弁は、通常、スプリングにより弁体を閉弁方向に付勢
し、それに対向して作動するダイヤフラムを配置し、流
体圧力が変化する時、ダイヤフラムを作動して、コイル
スプリングによる閉弁力に抗して開弁させている。

【０００３】このような流体制御弁においては、その弁
体は、コイルスプリングとダイヤフラムの作用によって
開閉を行うため、振動を生じ易い作動機構となっている
ほか、弁体の開閉作動時に弁体と弁座間の間隙を通過す
る流体の乱れによってダイヤフラムに作用する圧力の変
動を生じ、あるいは、コイルスプリングが流体通路中に
配置されている場合は、変動する流体によって、コイル
スプリングの作動が不安定になる等、コイルスプリング
に対する各種の作用によって振動が生じ易い。

【０００４】弁体を付勢するコイルスプリングが振動を
生じると、弁体の作動自体が振動状態となり、膨張弁や
圧力調整弁等の流体制御弁としての作動が不安定とな
り、所定の機能を奏しえなくなることがあるほか、弁体
の耐久性を低下させ、また、弁体自体の異音及び冷媒配
管内圧変動による騒音等を発生する原因となる。

【０００５】その対策として、片面でコイルスプリング
を受け、他面で弁体自体を、あるいは弁体作動部材を受
けるばね受け部材に、コイルスプリングの外周に位置す
る弾性羽根部を有する振動防止部材を設け、この弾性羽
根部をスプリング収容室の内壁に対して弾性的に接触さ
せることによりコイルスプリングの細かな振動を防止す
るようにしたもの、あるいは、この弾性羽根をコイルス
プリングの外周に対して弾性的に接触させることによ
り、スプリングの振動を減衰させるようにしたものが提
案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】冷媒制御弁において、
弁体を付勢するコイルスプリングに対して、上記のよう
な弾性羽根を有する振動防止部材を設けたものにおい
て、弾性羽根をスプリング収容室に対して弾性的に接続
させたものにおいては、弁体自体の細やかな振動的な開
閉作動は防止できるものの、コイルスプリングの振動に
対する拘束力はないので、弁体の開閉作動中に、コイル
スプリングの固有振動数に近似する振動を生じた時、コ
イルスプリングは大きな力で振動を生じるため、その際
は、充分な振動防止効果を得ることができない。また、
弁体の作動に対して拘束力を与えるため、弁体の作動に
ヒステリシスを生じ、正確な開閉作動を行えなくなる等
の欠点を有する。

【０００７】一方、弾性羽根をコイルスプリングの外周
に対して弾性的に接触させたものにおいては、コイルス
プリング自体の振動を防止する効果は一応あるものの、
弾性羽根がスプリング外周を押圧するものであるので、
長期間作動していると次第に弾性羽根が拡径変形し、ス
プリングとの接触が不充分となり、また、接触しなくな
り、振動防止効果が得られなくなることがある。また、
弾性羽根のスプリングとの接触部は、コイルスプリング
の端部だけであるので、スプリングの作動中におけるコ
イルスプリングの固有振動数の調整作用はなく、コイル
スプリングは、ほぼ１本のコイルスプリングとしての特
定の固有振動数を有することとなり、その固有振動数近
傍でのスプリングの作動時には、コイルスプリングは大
きな振動を生じて、弁体は不安定な作動を行うこととな
る。

【０００８】なお、このようなコイルスプリングの内部
あるいは外部に、スプリングガイド部材を設け、スプリ
ングの横揺れによる不安定な作動を防止したものも提案
されているが、これらのガイド部材は、通常の作動時に
は原則としてスプリングに接触することはなく、コイル
スプリングの直接的な振動防止作用を行うものではな
い。

【０００９】したがって、本発明は、弁体を付勢するス
プリングが振動を生じることなく、長期間に互って安定
した作動を行う冷媒制御弁を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、コイルスプリングの付勢力に抗して動く弁
体で弁本体内部の冷媒流路を開閉する冷媒制御弁におい
て、該コイルスプリングの内側に常時接触するよう付勢
されたばね部材を設けたものである。

【００１１】

【作用】本発明は、上記のように構成したので、弁体を
付勢するコイルスプリングは、弁体の開閉に応じて振動
を生じようとする時、そのコイルスプリングの内側に常
時接触するばね部材により振動は防止され、かつ、ばね
部材は長期間その作用を持続する。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面に沿って説明する。図
１は、本発明を膨張弁に用いた実施例を示し、弁本体１
には冷媒の入口２と出口３を有し、この入口２と出口３
とを連通する連通路４には弁座５を備え、弁座５に対
し、下ばね受け６に下端を支持され、上端を上ばね受け
７に当接するよう縮設されたコイルスプリング８によっ
て球状の弁体１０が閉弁方向に付勢されて設けられてい
る。

【００１３】弁本体１の上部には、弁本体１に固定され
た下蓋１１と、その上方を覆う上蓋１２との間にダイヤ
フラム１３を備え、上蓋１２とダイヤフラム１３間に形
成される上側ダイヤフラム室１４には、キャピラリチュ
ーブ１５により蒸発器の出口管の管壁に設けた感温筒の
圧力を導いている。また、ダイヤフラム１３と下蓋１１
間に形成される下側ダイヤフラム室１６は、弁本体１に
設けた均圧孔１７を介して出口３と連通している。

【００１４】ダイヤフラム１３の下面には当金１８が当
接され、当金１８の下面には、下方からコイルスプリン
グ８により閉弁方向に付勢される弁体１０の上方に当接
するロッド１９の上端部が当接しており、上部ダイヤフ
ラム室１４と下部ダイヤフラム室１６との圧力差によ
り、ロッド１９を下方に押圧して弁体１０を開弁する力
と、コイルスプリング８の閉弁力とのバランスによっ
て、弁体１０は弁座５を閉鎖し、あるいは開口し、ま
た、その開放の度合いを制御し、膨張弁としての機能を
なす。なお、ロッド１９の上部外周には、ブッシュ２０
に支持されたばね２１により下方に押圧されるパッキン
２２を設けている。

【００１５】上記膨張弁２３におけるコイルスプリング
８の内側には、図２に示すような略Ｕ字状のばね鋼線か
らなるばね部材２４が、その閉じ側端部２５を上方とし
て挿入されている。ばね部材２４は、取り出し状態にお
いて図２（イ）に示すように、左右対称に閉じ側端部２
５から湾曲部２６に続いてやや外側に開いている側縁部
２７が延びており、側縁部２７に続いてばね部材２４を
コイルスプリング８の内側に挿入しやすいように内側に
折曲された開放端部２８が形成されている。湾曲部２６
の対向する間隔Ｄ₁ は、コイルスプリング８の内径と略
等しく形成されており、それにより、コイルスプリング
８のコイル端３０からばね部材２４を閉じ側縁部２５か
ら挿入すると、ばね部材２４の湾曲部２６がコイルスプ
リング８内に挿入された後は、ばね部材２４のばね力に
抗して開放端部２８が縮められてコイルスプリング８内
に圧入される。ばね部材２４が全てコイルスプリング８
内に挿入されると、ばね部材２４の直線状の側縁部２７
は、全てコイルスプリング８のコイル内側と接触するこ
ととなり、ばね部材２４の開放方向の復元力によりコイ
ルの内側に圧接し、保持される。このばね部材２４のば
ね力は、ばね部材の材質、例えば金属、非金属、合成樹
脂及び線材の径等により任意に設定される。また、ばね
部材２４とコイルスプリング８とはその接触部と非接触
部とが任意に設定される。この接触部の長さは、ばね部
材２４の側縁２８の長さにより調節され、接触部と非接
触部の長さ配分が任意に設定される。

【００１６】上記構成からなる膨張弁２３において、上
記のように弁体１０が開閉作動する時、コイルスプリン
グ８が振動を生じようとすると、コイルスプリング８の
コイル内側と接触しているばね部材２４によって自由振
動が妨げられ、防振作用をなす。特に、コイルスプリン
グは、自己の固有振動数の近傍の振動数になると共振す
る。その固有振動数は、コイルスプリングの素線径及び
中心径のほか、有効巻数によっても変化する。上記のよ
うなばね部材２４を設けたコイルスプリングにおいて
は、上記のように弁体の全閉時と全開時では、コイルス
プリングのばね部材との接触部巻数が変化する結果、振
動過程でコイルスプリングの有効巻数が変化するので、
固有振動数に変化を与えることができ共振現象を防止す
ることができる。

【００１７】上記実施例においては、コイルスプリング
８は接触部、非接触部のばねを直列に接続した状態とな
り、各部分の巻数及び特に接触部における特有の振動特
性によって各部分の固有振動数は異なり、したがってこ
れらの巻数調整等の手段により弁体の通常の作動時に生
じる振動数とは大きく離れた振動数を固有振動数に設定
することが容易に可能となる。

【００１８】これらの振動特性の調整に際し、ばね部材
の素材径が太過ぎると、コイルスプリングへの拘束力が
大きくなり過ぎ、弁のヒステリシスが増加し、逆に細過
ぎるとコイルスプリングへの拘束力が小さくなり過ぎ、
制振効果がなくなるので、適度な拘束力が得られるよう
に素線径及び材質を選定する必要がある。

【００１９】上記実施例においては、ばね部材としてば
ね鋼線を用いた例を示したが、図３に示すように、鋼製
板材を折曲げ、略毛抜き状に形成しても良い。このばね
部材３５においては、コイルスプリングのコイル内側に
対して、４個所の縁部３６で接触することとなる。

【００２０】上記実施例においては、本発明の冷媒制御
弁を膨張弁に用いた例を示したが、図４に示すように吐
出圧力調整弁として用いても良い。即ち、吐出圧力調整
弁４０は、弁本体４１に入口４２と出口４３を有し、こ
の入口４２と出口４３を連通する連通路４４には弁座４
５を備え、弁座４５に対し球状の弁体４６が接離可能に
配置されている。弁本体４１の上方に設けた下蓋４７は
上蓋４８によって覆われ、両蓋間にダイヤフラム５０を
挾持している。このダイヤフラム５０の下面には、スプ
リング５１により常時圧接方向に付勢されている弁棒５
２を備え、弁棒５２の下端は弁体４６に固着されてい
る。

【００２１】上蓋４８の上部には、ばね収納筒５３を固
定しており、その内部には、上端が調節ねじ部５４を形
成した上部ばね受け５５に当接し、下端が、下部ばね受
け５６に当接するコイルスプリング５７を収納してい
る。下部ばね受け５６は、ボール５７を介してダイヤフ
ラム５０の上面に設けたストッパ５８上の上当金５９と
当接しており、それにより、コイルスプリング５７の縮
設力によって弁体４６は常時閉弁方向に付勢されてい
る。

【００２２】ダイヤフラム５０の下側に形成された下側
ダイヤフラム室６０は、入口４２と通孔６１を介して接
続しており、それにより入口４２に作用する冷媒の圧力
が高い時、即ち、圧縮機の吐出圧力が大きい時には、そ
の圧力が、ダイヤフラム５０を押し上げる力として作用
し、その力が、設定されたコイルスプリング５７のセッ
ト荷重を越える時、弁体４６は開弁し、入口４２の冷媒
は、出口４３に弁体４６の開度に応じて流出し、圧縮機
の吸込側に送られる。

【００２３】上記構成からなる吐出圧力調整弁４０にお
いても、コイルスプリング５７の内部には、ばね部材６
２が設けられており、前記実施例と同様に、弁体４６の
開閉作動に伴うコイルスプリングの振動は減衰される。

【００２４】なお、ばね部材としては、上記実施例のほ
か、図５に示すように、ばね用鋼薄板を円筒状６５に丸
め、スリット６６を設けてコイルスプリングの内側に挿
入し、円筒の拡径方向の力により、コイルの内側と接触
するように形成することもできる。

【００２５】上記構成からなる吐出圧力調整弁は、各種
冷媒回路に適用可能であり、例えば図６に示すように、
１つのコンプレッサ７６からの冷媒ガスを四方弁７７を
介して室内熱交換器７８−１〜７８−３を通し、各室内
熱交換器用の制御弁７９−１〜７９−３を介し、膨張弁
８０を介して室外熱交換器８１を通し、四方弁７７を介
してコンプレッサ７６に戻すマルチ式冷媒回路におい
て、コンプレッサ７６の吐出管路８２と吸込管路８３間
にバイパス路８４を設け、このバイパス路８４に上記構
成からなる吐出圧力調整弁８５を設ける。それにより、
複数の室内熱交換器のうち１つが制御弁７９により非作
動とされ、管内圧力が上昇したとき、吐出圧力調整弁が
開き、その冷媒ガスは所定圧力に調整される。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成し作用する
ので、コイルスプリング自体に対して制振作用を及ぼす
ことができ、確実な防振を行うことができ、ばね部材は
長期間に互ってコイルスプリングに対して所定の力で接
触させることができるので、長期間防振効果を維持する
ことができる。したがって、弁体自体の異音及び冷媒配
管内圧変動による騒音等を防止することができる。ま
た、ばね部材は簡単な構成であるので容易かつ安価に製
造でき、コイルスプリングへの挿入も容易である。ま
た、ばね部材を設けたコイルスプリングは、ばね部材と
の接触部と非接触部とで振動特性が異なり、それによ
り、コイルスプリングの固有振動数を通常の作動領域か
ら大きく離すことができ、かつその設定も容易にかつ任
意に可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を膨張弁に用いた実施例の断面図であ
る。

【図２】図１のばね部材を示し、（イ）は側面図、
（ロ）は正面図である。

【図３】ばね部材の他の実施例を示し、（イ）は側面
図、（ロ）は正面図である。

【図４】本発明を吐出圧力調整弁に用いた実施例の断面
図である。

【図５】ばね部材の他の実施例を示し、（イ）は側面
図、（ロ）は正面図である。

【図６】本発明を多数の室内熱交換器を設けた冷媒回路
の吐出圧力調整弁に用いた実施例の回路図である。

【符号の説明】

１ 弁本体 ２ 入口 ３ 出口 ４ 連通路 ５ 弁座 ６ 下ばね受け ７ 上ばね受け ８ コイルスプリング １０ 弁体 １１ 下蓋 １２ 上蓋 １３ ダイヤフラム １４ 上側ダイヤフラム室 １５ キャピラリチューブ １６ 下側ダイヤフラム室 １７ 均圧孔 １８ 当金 ２０ ブッシュ ２１ ばね ２２ パッキン ２３ 膨張弁 ２４ ばね部材 ２５ 閉じ側端部 ２６ 湾曲部 ２７ 側縁部 ２８ 開放端部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルスプリングの付勢力に抗して動く
   弁体で弁本体内部の冷媒流路を開閉する冷媒制御弁にお
   いて、該コイルスプリングの内側に常時接触するよう付
   勢されたばね部材を設けたことを特徴とする冷媒制御
   弁。
2. 【請求項２】 ばね部材が板材により形成されてなる請
   求項１に記載の冷媒制御弁。
3. 【請求項３】 ばね部材が線材により形成されてなる請
   求項１に記載の冷媒制御弁。
4. 【請求項４】 ばね部材が略Ｕ字状に形成されてなる請
   求項１乃至請求項３に記載の冷媒制御弁。
5. 【請求項５】 ばね部材が薄板材を円筒状に形成し、拡
   開方向に弾性を付与してなる請求項１に記載の冷媒制御
   弁。