JPH0914496A

JPH0914496A - 開閉弁

Info

Publication number: JPH0914496A
Application number: JP15762895A
Authority: JP
Inventors: Shiyuusuke Hisakabe; 秀典久壁; Eiji Yokoyama; 栄司横山
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍サイクル等に使用する開閉バルブにあっ
て、開閉操作がゆるやかな開閉バルブを提供する。【構成】弁本体１０は入口ポート１２と出口ポート１
４を有し、両ポートはオリフィス１６で連結される。ス
テム４０の下端に接する弁体４２は支持部材３６とバネ
３８によってオリフィス１６に向けて付勢される。ステ
ム４０の上部のフランジ４４はケーシング５２内に摺動
自在に挿入され、３つのバネ６０，６３，６４とバイア
スバネ６２で挾持される。バネ６０，６３，６４は形状
記憶合金でつくられ、熱伝導の良い材料でつくられるキ
ャップ５４内に収容される。キャップ５４の上部には電
気ヒータ７０が配設され、リード板７２，７４を介して
外部の電源に接続される。電気ヒータ７０が発熱し、バ
ネ６０，６３，６４が加熱されると、作動温度に達した
バネ６０，６３，６４は伸長し、弁体４２をオリフィス
から押し下げて開弁する電気ヒータ７０の通電を絶つ
と、閉弁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の通路を開閉する開
閉弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図８はカーエアコン用の冷凍シ
ステムを示し、コンプレッサ１で加圧された冷媒は、凝
縮器２で液化され、受液器３に貯留される。液冷媒は２
系統に分岐され、一方は膨張弁５ａを介して蒸発器６ａ
へ、もう一方は弁４を通り膨張弁５ｂを介して蒸発器６
ｂへ送られる。このカーエアコンにあっては、一方の蒸
発器６ａとその付属機器は前席に装備され、前席に冷気
を送る。他方の蒸発器６ｂとその付属機器は、後席に装
備され、後席に冷気を送る。蒸発器で気化された低圧の
冷媒は、コンプレッサー１へ戻される。このようなカー
エアコンにあっては、後席に乗員が乗っていない状態で
は、後席側のラインを閉じてエネルギーの有効利用を図
る。この開閉バルブ４として、従来は電磁弁が使用され
てきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる冷凍システムに
おいて、後席の蒸発器６ｂを例えば冷房運転に利用する
場合、電磁弁４を開いたとき、電磁弁は応答性が速く、
弁の開閉が急激に行われる。したがって、電磁弁が急に
開弁すると、電磁弁入口側の高圧液冷媒が膨張弁を経て
冷媒蒸発器の低圧ガス冷媒に急激に放出されるため、流
体（冷媒）の脈動と異常圧力変化による振動騒音が配管
部に発生し、車室の静粛性を損うという問題があった。
また、その冷房運転を停止する時、電磁弁が急に閉じる
と、凝縮器から受液器及び膨張弁を経て冷媒蒸発器に向
かう冷媒の流れがせき止められるので、冷媒の脈動（水
撃作用）による振動騒音が配管部に発生し、車室の静粛
性を損うという問題があった。本発明は、上述した問題
を解決する開閉弁を提供するものである。

【０００４】さらに、この電磁弁４の形式として、電磁
弁４に通電したときに弁が開く形式のものと、非通電時
には弁が開いており、通電することによって弁を閉じる
形式の両方の形式の弁を採用することができる。通電に
よって開く弁、又は閉じる弁のどちらを採用するかは、
エネルギー効率通電時間による機器の損耗等を考慮して
決める。本発明は、両方の需要に応ずることができる開
閉弁を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の開閉弁は、液体
の入口ポートと出口ポートを有し、入口ポートの間に形
成されるオリフィス部と、オリフィス部の開度を可変す
る弁体と、オリフィス部の開度を小さくする方向へ弁体
を付勢するバネ手段と、オリフィス部の開度を大きくす
る方向へ弁体を付勢する複数の形状記憶合金製のバネ
と、形状記憶合金製のバネを加熱する電気ヒータとを備
える。そして、電気ヒータが発熱しない状態において、
弁体がオリフィスを閉じる位置に弁体を付勢するバイア
スバネを備えるものである。また、本発明の開閉弁の他
の実施例は、液体の入口ポートと出口ポートを有し、入
口ポートの間に形成されるオリフィス部と、オリフィス
部の開度を可変する弁体と、オリフィス部の開度を大き
くする方向へ弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス部
の開度を小さくする方向へ弁体を付勢する形状記憶合金
製のバネを加熱する電気ヒータとを備える。

【０００６】

【作用】電気ヒータが通電されて発熱すると、形状記憶
合金製のバネが伸長し、弁を開き、通電を停止すると、
弁は閉じる。また、電気ヒータに通電することによって
弁を閉じることもできる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の開閉バルブの全体構造を示す
断面図である。本発明の開閉バルブは、黄銅等でつくら
れる弁本体１０を有し、弁本体１０には液体の入口ポー
ト１２と出口ポート１４が設けられ、両者を連通するオ
リフィス１６が形成される。オリフィス１６と同軸上に
形成した開口部には、内ねじ２０が設けられ、キャップ
３０が螺合される。キャップ３０と弁本体１０の間に
は、Ｏリング３２を介在させてシールを行なう。

【０００８】オリフィス１６を貫通して配設されるステ
ム４０のオリフィスに対向する端部には弁体４２がとり
つけられる。弁体４２は、例えば球形状のもので、ステ
ム４０の反対側には支持部材３６を介して支持バネ３８
が配設される。又、弁体４２と支持部材３６はスポット
溶接で溶接されており、弁体４２とステム４０の下端は
接触しているだけである。この支持バネ３８は、キャッ
プ３０で支持されており、バイアスバネの働きもする支
持バネ３８と支持部材３６は弁体４２をオリフィス１６
側に向けて付勢する。

【０００９】弁本体１０のステム４０が貫通する側のボ
ス部にはねじ部２２が形成してあり、このねじ部２２に
受け部材５０が螺合されて、受け部材５０は大径のフラ
ンジを有するキャップ状の形状を有し、フランジ部にシ
リンダ状のケーシング５２が溶接手段５１により溶着さ
れる。この受け部材５０とケーシング５２は、例えばス
テンレス材でつくられる。ケーシング５２の内部とポー
ト１４とは均圧孔１８で連通される。

【００１０】ケーシング５２の上部には有底の円筒状の
キャップ５４がろう付け等の固着手段５３によりとりつ
けられる。このキャップ５４は、銅合金等の熱伝導性の
高い材料でつくられる。一端部に弁体４２をとりつけた
ステム４０の他端部は、大径のフランジ部４４に形成さ
れ、このフランジ部４４を挾んで３個のコイルバネ６
０，６３，６４とバイアスバネ６２が配設される。

【００１１】ステム４０のフランジ部４４とキャップ５
４との間に配設される３個のバネ６０，６３，６４は、
形状記憶合金をコイルバネに形成したものである。その
３個の形状記憶コイルバネ６０，６３，６４は、予め設
定された温度に加熱されると、バネが伸長する方向に変
形する。この力を利用してステム４０を介して弁体４２
を開弁方向に移動させる。形状記憶コイルバネ６０，６
３，６４は、加熱が断たれ、温度が低下すると、伸長力
が低下する。バイアスバネ６２のバネ力と支持バネ３８
によって、ステム４０のフランジ部４４は形状記憶コイ
ルバネ６０，６３，６４側へ押圧され、弁体４２はオリ
フィス１６を閉じる。

【００１２】キャップ５４の上面には、絶縁シート７６
を介して一方の電極端子７４が載置される。電極端子７
４は円盤状の本体と、本体から延びるリード板を有する
もので、本体上に電気ヒータ７０が載置される。電気ヒ
ータ７０の上面には他方の電極端子７２が載置される。
この電極端子７２は、皿バネ７３の本体と、本体から延
びるリード板を有する。電気ヒータ７０は、印加電圧を
受けると、一定の温度に発熱する特性を有する円盤状の
素子（例えば、ＴＤＫ株式会社製商品名ＰＴＣサーミス
タの発熱用素子）であって、その両面に電極を有する。

【００１３】図２は絶縁ケースの上面図、図３は正面図
である。絶縁ケースは、円筒状の本体８０と、本体８０
上にビス９５によりとりつけられる蓋９０により構成さ
れる。本体８０は絶縁性のプラスチック材でつくられ、
肉薄の円筒部８２を有する。肉薄円筒部８２の下端部は
フランジ部８４が設けられ、スリット８５が形成され
る。肉薄円筒部８２の開口端は、受け部材５０とケーシ
ング５２のフランジ部を覆う形状に形成され、内側に突
出する爪部８６を有する。

【００１４】プラスチック製の肉薄円筒部８２のスリッ
ト８５による弾性変形を利用して、本体８０を弁本体１
０側へ押し込むことによって、爪部８６を受け部材５０
のフランジ部に係合させることで、本体８０をとりつけ
る。なお、本体８０とキャップ５４の間に防水用のパッ
キン５５が介在する。絶縁ケースの本体８０の上部に
は、プラスチック製の蓋９０がビス９５によりとりつけ
られる。絶縁ケースの本体８０には溝８７が形成してあ
り、この溝８７に電極端子７４のリード板７４をはめ込
むと同時に、絶縁ケースの蓋９０は本体８０の溝８７に
係合する突出部９２を有し、電極端子７４のリード板を
挾む。

【００１５】他方の電極７２のリード板は、絶縁ケース
の本体８０の上面と蓋９０の間に挾まれる。電極端子７
２の皿バネの本体は、蓋９０に押圧され、適度な圧力で
電気ヒータ７０と２つの電極端子７２，７４を圧接させ
る。電極端子７２，７４に給電すると、電気ヒータ７０
は所定の温度に発熱し、熱伝導の良いキャップ５４を介
して形状記憶コイルバネ６０，６３，６４を加熱する。
形状記憶コイルバネ６０，６３，及び６４は、それぞれ
所定の温度に加熱されることにより、各コイルバネ６
０，６３，６４は各々伸長し、２個のバイアスバネ６
２，３８のバネ力に抗して弁体４２をオリフィス１６か
ら離れる方向に押し下げ、ポート１２，１４の間を連通
する。この作用によって、開弁状態となる。

【００１６】電気ヒータ７０への給電を絶つと、電気ヒ
ータの発熱は停止し、形状記憶コイルバネ６０，６３，
６４の温度も低下する。これにより、形状記憶コイルバ
ネ６０，６３，６４のバネ力は低下し、バイアスバネ６
２と、支持バネ３８のバネ力の方が大となる。この力に
よって、弁体４２はオリフィス１６に押圧され、閉弁す
る。

【００１７】図４は、縦軸にリフト（ｍｍ）を示し、横
軸に温度を示す本開閉弁の作用を説明する図である。形
状記憶バネ６０，６３，６４は、例えばそれぞれ６０
℃，７０℃，８０℃の温度で作用する特性を与えてあ
る。したがって、温度変化に伴い弁のリフト（開度）は
図のように変化する。即ち、電気ヒータ７０への給電に
より、温度が上昇し、まず温度が６０℃に達すると形状
記憶バネ６０が伸長し、次に温度が７０℃に達すると形
状記憶バネ６３が伸長し、さらに温度が８０℃に達する
と形状記憶バネ６４が伸長することとなり、図の矢印Ａ
で示される方向にリフトが増大し、実線で示される如き
リフト特性が得られる。また、電気ヒータ７０への給電
を停止すると、温度の低下に伴い、図の矢印Ｂで示され
る方向にリフトが減少し、点線で示される如きリフト特
性が得られるのである。以上の特性を利用して、形状記
憶バネの温度上昇によって弁の開度を３段階に変化させ
ることができる。

【００１８】図５は、本発明の他の実施例を示す断面図
である。図３の実施例と同様の部材に対しては同一の符
号を付し、説明を省略する。ステム４０は中心に穴が開
いていて、先端にネジ１３０によってテフロン製の弁体
１２０がバックプレート１２２を介して取り付けられ
る。ステム４０の中空部１３４と横穴１３２を介して、
ポート１４の圧力はステム４０の上部空間に送られ、均
圧をはかる。弁本体１０には、ネジ部１１２を利用して
弁シート１１０が取り付けられる。弁シート１１０は中
央にオリフィス１１４が形成される。弁シート１１０を
取り付けるために、弁本体１０に形成される開口部は、
キャップ１４０で覆われる。キャップ１４０は、弁本体
１０の間には、Ｏリング１４２を介在させた状態でネジ
部１４４を利用して固着される。この開閉弁は、通常は
開状態であって、電気ヒータに通電することによって閉
弁するものである。

【００１９】図６の特性曲線は、図４と同様の特性曲線
を示し、図４の場合と逆に形状記憶バネが昇温すること
に伴い、弁のリフト（開度）の変化が３段階に小さくな
る特性を示している。なお、図６において、矢印Ｃは、
各形状記憶コイルの昇温にしたがって、実線で示す特性
曲線の如く弁のリフトが減少する方向を示し、矢印Ｄ
は、各形状記憶コイルの温度低下にしたがって点線で示
す特性曲線の如く弁のリフトが増大する方向を示してい
る。

【００２０】図７は本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、図５と同一符号は同一又は均等部分を示す。この
開閉弁は、通電によって閉弁する形式の弁であって、１
個の形状記憶合金製のコイルバネ６０を装備するもので
ある。電気ヒータに通電することによって、閉弁動作を
実行するが、この作用は形状記憶合金製のバネ６０が予
め設定された作動温度となったときに実行される。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように、液体のサイクル
中に配設されて液体の流路を開閉する開閉弁にあって、
弁の開閉に要する力を形状記憶合金製のコイルバネとバ
イアスバネにより発生させ、形状記憶バネの加熱手段と
して、電気ヒータを用いたものである。この構成によっ
て、弁の開閉動作は電磁弁等に比べてゆるやかになり、
配管内の液圧の急激な変動が防止される。したがって、
液圧の急変により発生する脈動や、いわゆるウォータハ
ンマー現象を防止することができ、騒音を防止し、機器
の耐久性を向上することができる。作動温度が異なる形
状記憶バネを複数個用いることによって、温度上昇に応
じて複数の弁の開口面積を得ることできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る開閉弁の全体構造を示す
断面図。

【図２】絶縁ケースの上面図。

【図３】絶縁ケースの正面図。

【図４】本実施例の作用を示すグラフ。

【図５】本発明の他の実施例に係る開閉弁の全体構成を
示す断面図。

【図６】図５の実施例の作用を示すグラフ。

【図７】本発明の他の実施例に係る開閉弁の全体構成を
示す断面図。

【図８】本発明を適用するカーエアコンのシステム構成
図。

【符号の説明】

１０弁本体１２入口ポート１４出口ポート１６オリフィス３０キャップ３８コイルバネ４０ステム４２弁体６０，６３，６４形状記憶コイルバネ６２バイアスバネ７０電気ヒータ８０絶縁ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体の入口ポートと出口ポートを有し、
入口ポートの間に形成されるオリフィス部と、オリフィ
ス部の開度を可変する弁体と、オリフィス部の開度を小
さくする方向へ弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス
部の開度を大きくする方向へ弁体を付勢する形状記憶合
金製のバネと、この形状記憶合金製のバネを加熱する電
気ヒータとを備えてなる開閉弁。
【請求項２】電気ヒータが非発熱時において、弁体が
オリフィスを閉じる位置に弁体を付勢するバイアスバネ
を備えてなる請求項１記載の開閉弁。
【請求項３】液体の入口ポートと出口ポートを有し、
入口ポートの間に形成されるオリフィス部と、オリフィ
ス部の開度を可変する弁体と、オリフィス部の開度を大
きくする方向へ弁体を付勢するバネ手段と、上記オリフ
ィス部の開度を小さくする方向へ弁体を付勢する形状記
憶合金製のバネを加熱する電気ヒータとを備えてなる開
閉弁。
【請求項４】形状記憶合金製のバネは、同心状に配設
される複数のコイルバネであって、各コイルバネは作動
温度が異なる特性を有する請求項１又は３記載の開閉
弁。