JPS5937379A - 流体制御弁 - 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】 本発嬰は、冷凍装置やヒートポンプ等に適用可能な流体
制御弁に関する。

従来、冷凍装置等に使用されている膨張弁として、第１
図に示すが如き感温自動膨張弁１が知られている。この
膨張弁１は、弁座２と弁３とでオリフィスを構成し減圧
式れた冷媒を得ている。冷媒は入口ポート４から流入し
、出口ボート５から導管６へ到９、導管６のＰ点では、
はぼ気化される。Ｐ点には、センサ７が設けられ、この
センサ７から細管８を介して感圧室９には媒体が満たさ
れている。従って、媒体が、Ｐ点の温度変化により膨張
・収縮すると、これに伴って感圧室９内の圧力が変化し
、ダイヤフラム（圧力応動部であシ、ダイヤフラムの他
ベローズ等もあるが、以下ダイヤフラムで代表するψ１
０を下方に押し下げる圧力が変化する。ダイヤフラム１
０に与えられた圧力は、ブツシュピン１１を介して弁３
に伝わシ、弁３が一ヒ下させられる。また、弁３はバネ
］２から上方向に圧力を受けている。このとき、弁室１
３内の冷媒が有発する蒸気圧力をＰ２％ダイヤフラム１
０が感圧室９から与えられる圧力をＰＩ％バネ１２から
与えられる１カ・を　らとすると、 Ｐ１＝　Ｐ２　十ｆａ が成立するように第１図の各要素が動作する。この例で
は、導管６が太く、短いため、上記の式が成立するので
あるが、導管６か細く、長いものであるときは、弁室１
３と導管６のＰ点付近とを外部均圧管で結び、所謂外部
均圧型とする。

しかしながら、このような従来の制御弁によると、弁座
２と弁３とで構成されるオリフィスの流路面積はこの膨
張弁１によって固有の値をとるものであシ、ブツシュピ
ン１１のストロークＬと流量Ｑとを図示すると、第２図
のようである。従って、ストロークＬをＬ８以上にして
も流量Ｑは、はとんど飽和しているから変化がなく、こ
のタイプの制御弁では広い範囲の流量を制御することが
困難であった。

本発明はかかる従来の流体制御弁の欠点を除去せんとし
てなされたもので、本発明によって広い範囲の流量を細
かく制御し得る流体制御弁を提供する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する
。

第３図において、１００は流体制御弁を示す。この流体
制御弁１００には、入口ボート３１から流体が流入し、
出力ボート３２から流体が流出するように構成されてい
る。そして、この流体制御弁１００の頭部上蓋３３とダ
イヤフラム調とによシ形成される感圧室あには、図示せ
ぬセンサから細管３６を介して媒体（例えば、この流体
制御弁１００が流量を制御する流体と同一の媒体）が供
給され、センサ部分の温度が上昇すると媒体が膨張して
ダイヤフラム３４が押し下げられ、センサ部分の温度が
低下すると媒体が収縮してダイヤフラム調が復元するよ
うになっている。

ダイヤフラム讃の下方には第１プツシ二ビン３７と第２
ブツシユピンあとが設けられる。この第１ブツシユピン
３７は、流体制御弁１００の円筒外壁３９内の上部に固
定されて設けられた上部流路ユニット４０、第２弁弁座
リング４１、下部流路ユニット４２を貫いて第１弁弁座
４３へ延びている。第１弁弁座４３のフランジ４４の上
部は、第１ブツシユピン３７の下方先端により下方向へ
押されるようになっていて、また、上記フランジ４４の
下部はバネ４５によシ上方へ押されるように寿っている
。更に、バネ４５は、円筒外壁３９の径が狭くなってい
る最下部３９ｄの内側ネジ３９Ａに螺合されたバネ止リ
ング４６で支持されている。このバネ止リング４６は内
側ネジ３９ａにより上下可能で、バネ４５が第１弁弁座
４３へ与える圧力を調整可能に構成されている。

上記の第１弁弁座４３の上には、例えばボール弁である
第１弁４７が載置され、下部流路ユニット４２に設けら
れた流体室４８と、出口ポート３２よシやや上方の連絡
室４９との間の連絡を制御するようにガっている。つマ
シ、ダイヤフラム３４が下方に押圧されてい々い状態で
は、第１ブツシユピン３７が第１弁弁座４３の７ランジ
４．４を下方へ押すことがなく、バネ４５によシ第１弁
弁座４３が上方へ押し上けられているから、第１弁４７
は流体室４８と連絡室４９とを連絡する下方流路（資）
を閉じている。その後、ダイヤフラム３４が下方に押圧
されると、第１ブツシユピン３７が第１弁弁座４３を下
方に押し下げるから、流体室４８と連絡室４９とは下方
流路５０を介して連絡する。

また、第２ブツシユピン３８は、上部流路ユニット４０
の中央を貫いて、流体室４８内のボール弁である第２弁
５１へ延びている。この第２弁５】はバネ５２によシ上
方へ押されるようになっている。そして、ダイヤフラム
３４が下方へ押圧されていない状態では、第２ブツシユ
ピン３８が第２弁５１を下方に押すことがなく、バネ５
２によシ第２弁５１が上方へ押し上げられているから、
第２弁弁座リング４１の中央に形成されている上方流路
５３は閉じられた状態である。また、ダイヤフラムあが
下方に押圧されると、第２プツシ−ビン３８が第２弁５
１を下方に押し下げるから、上方流路５３は開かれる。

仁こで、第１プツシ−ビン３７と第２ブツシユピンあと
が有している助走距離について説明する。

この助走距離とは、ブツシュビンが対応する弁を動作さ
せるまでに移動しなければならぬ距離をいい、第１ブツ
シユピン３７が第１弁４７を動作させるまでに移動する
助走距離はゼロであり、第２ブツシユピンあが第２弁５
１を動作させるまで移動する助走距離はａとする。従っ
て、ダイヤフラム３４が下方へ押圧されると同時に、第
１弁４７は下方流路間を開き、ダイヤフラムあが第２ブ
ツシユピン関を見だけ下方へ押し下けたとき、第２弁５
１は上方流路５３を開く。

次に、第３図と、第４図に示した下部流路ユニット４２
の斜視図と、第５図に示した上部流路ユニット４０の斜
視図を参照して、流体の通路を説明する。

第４図に示されるように、下部流路ユニット４２には、
円柱状本体の上面中央から垂直下方へ、流体が到達して
満たされる縦貫された流体室４８が形成され、この流体
室４８の両側に第１ブツシユピン３７を通すだめの縦貫
された穴５５が形成され、更に、流体室４８から両側と
前後との方向の周縁付近に、第３図における連絡室４９
と、円筒外壁３９と上部流路ユニット４０の下部４０ｄ
及び第２弁弁座リング４１の外壁とで形成される流通室
５６と、を連絡するだめの流体穴５７が形成されている
。更に、下部流路ユニット４２の側面には入口ボート３
１と流体室４８とを連絡する流体穴間が形成され、入力
ボート３１に到った流体は円筒外壁３９に形成された穴
５９と上記の流体穴部を介して流体室４８へ到るように
構成されている。

また、上部流路ユニット４０には、本体の上面中央から
垂直下方へ、第２ブツシユピンあを通すための縦貫され
た穴■が形成され、この穴ωの両側に第１ブツシユピン
３７を通すだめの穴６１が形成され、更に、右の穴６１
の外側に流通室５６とダイヤフラムあの下方に形成され
た低圧室６３とを連絡するだめの流体穴６２が形成され
る。また、上部流路ユニット４０の下部４０ｄには、流
通室間と流体室４８へ続く上方流路５３とを連絡するた
めの流体穴６４が形成されている。更に、上部流路ユニ
ット４０の頭部は凹状に形成されていて、その内壁６５
に沿ってダイヤフラム３４が上下に摺動可能に構成され
ている。

以上のように構成された流体制御弁１００において、初
期状態では、入口ボート３１から出力ポート３２へ到る
迄の全ての流体が入シ込み可能な部分には流体が満たさ
れていて、図示せぬセンサから細管３６を介して感圧室
３５まで満たされている媒体の圧力が第１弁４Ｌｉ２弁
５１を下方へ押し下げるには到っていないものとする。

次に、センサが設けられている導管の部分の流体の温度
が上昇し、これによシ感圧室あの媒体が膨張したとする
。ダイヤフラムあは下方へ押し下けられるから、助走距
離がゼロの第１プツクユビン３７は第１弁弁座４３を下
方へ押し下げる。これによシ、第１弁４７は下方流路間
を開ける。従って、入口ボート３１へ流入した流体は、
穴５９→下部流路、ユニット４２の流体穴５８→下方流
路（資）→連絡室４９のルートで、出口ボートへ到る。

更に、感圧室あ内の媒体によってダイヤフラムあが下方
へ押し下げられ、第２ブツシユピン関が息だけ助走した
とすると、第２ブツシユピンおけ第２弁５１を下方へ押
し下げ、上方流路５３が開かれる。これにより、流体室
４８内の流体は、上記の第１弁４７によるルート品外に
、上方流路＆→上部流路ユニット４０の流体穴６４→流
通路関→下部流路ユニット４２の流体穴５７→連絡室４
９のルートで出口ボート３２へ到る。

このよう力動作において、感圧室お内の媒体がダイヤフ
ラム罰に与える圧力をＰＡ、連絡室４９から低圧室６３
までに満たされている流体の圧力をｈ１第１弁弁座４３
を上方へ押し上げているバネ４５の力を（＋ｃとすると
、 Ｐム＝Ｐｎ＋ｆｃ が成立する。この実施例における第２弁５１を押し上げ
ているバネ５２の力は、単に第２弁５１を支持している
程度であシ、上記の式には表わさなくて良い程度である
。

以上のような流体制御弁１００による、流ｉＱとダイヤ
フラム３４のストロークＬとの関係は、第６図の如く、
第１弁４７による流量特性曲線Ｆ１、第２弁５１による
流ｉ％性曲ｆｔＢ　Ｆ２とすると、ストロークＬがＯか
ら皇までは流量特性曲線はＦｏのままであシ、Ｌ以上で
はＦ’１＋Ｆ、の流量特性曲線となる。

このため、第６図の破線に示されるような流量特性曲線
であることが流体制御弁として理想的とされているが、
それに近づくことができる。つまシ、本発明では、第１
弁と第２弁との流量が夫々同じであっても異っていても
、それらが加えられた流量となるので、流体制御弁の特
性としては理想的なものが得られる。従って、広範囲の
流量変化を制御できる。

第７図は、本発明の他の実施例の断面図である。

この実施例において、第３図と同一の構成要素は、同一
番号を付し説明を省略する。この実施例では、第１ブツ
シユビン３７と第２プツ／ユビン３８とがともに２本づ
つであシ、その位置関係は第８図に示す上部流路ユニッ
ト４０′の上面に形成された第１のプツシ−ビン３７が
通される穴６０を結ぶ直線と第２のブツシュビン３８が
通される穴６１を結ぶ直線とが直交するようになってい
ることである。壕だ、第９図に示す下部流路ユニット４
２′の上面に形成された第１ブツシニビン３７が通され
る穴５５は、流体室４８に対して前後方向に形成されて
いる。更に、第２ブツシユピン３８の下方先端部は第２
弁弁座６６を下方に押し下げるように構成され、第２弁
弁座６６のフランジ６７の下部はバネ５２により上方へ
押されるようになっている。このように構成された流体
制御弁１００Ａにおいても、第３図に示した流体制御弁
１００と同じ作用と効果を得ることが可能である。つｔ
ｂ、第１弁４７によって第６図のストロークＬがＬ未満
では、流量特性曲線Ｆ１を得ることができ、ストローク
Ｌがｆ以上で、流ｉ％性曲線Ｆ１十Ｆ２を得ることがで
きる。

以上の実施例では、第１弁と第２弁とによる流体制御弁
を示したが、原理的には第１０図に示すようにｎ個の弁
によっての制御が可能である。つまり、入口ポート２０
１から流体が流体室２０２へ流入するようになされ、流
体室２０２には第１弁２０３０、第２弁２０３□Ｉ−−
−１第１弁２０３ｎが設けられている。そして、第１弁
２０３□には図示せぬダイヤフラムから第１ブツシュビ
ン２０４．が延び、第２弁２０３□には図示せぬダイヤ
フラムから第２ブツシユピン２０４□が延び、以下第ｎ
弁２０３ｎまで図示せぬダイヤフラムから第ｎプツシ−
ビン２０４ｎが延びるものとする。そして、第１ブツシ
ユビン２０４１の助走距離を４％第２ブツシユピン２０
４□の助走距離をΩ２．−一一、第ｎプツシ−ビン２０
４ｎの助走距離をｆｌｎとし、ｅｎ＞−−−＞Ｑ、ンＱ
１が成立しているとする。

すると、ダイヤスラムが図示せぬセンサから発生される
圧力によって下降されるにつれて、順次、第１弁２０３
８、第２弁２０３□ｌ”−−”’ｌ第ｎ弁２０３ｎは開
かれ、流体室２０２内の流体は開かれている弁を介して
出口ボート２０５へ到る。この図では、第１弁２０３１
．第２弁２０３□ｌ　−−−１第ｎ弁２０３ｎを横方向
に順次設けたが、これら弁が出口ポート２０５に対して
、並列な関係にあれば、縦方向に設けられていでも良い
。

この場合の第１弁２０３．　、第２弁２０３□１−−−
＋第１弁２０３ｎが開閉する流路の流量特性は、同一ま
たは異なるもので、その個々の特性によって、流体制御
弁全体の流量特性を、第６図で説明１７たことから判る
ように、様々に変化させることができる。従って、この
ような流体制御弁は、広い範囲の流量を細かく制御でき
得るから多くの利用分野が考えられる。

例えば、近時においてはインバータが搭載されたヒート
ポンプエアコンが登場するに到ったが、このエアコンに
おいては、流量が最低時と最高時とでは３倍変化する。

このようなとき、従来はキャピラリチューブと自動膨張
弁とを合せて制御を行っていたが、本発明の流体制御弁
は一個でこれらの機能を十分はだし得るもので、部品点
数の減少コストダウンをはかることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、１個の流体制御
弁で極めて広い範囲の流量を細く制御でき、その利用範
囲は様々に開かれている。尚、上記の説明において、弁
はボール弁として説明したが、弁の先端部分が回転体の
形状を有していて、断面が円形の流路を開閉でき得る形
状であれば、上記ボール弁と交換可能である。

更に、実施例では、流体の流れを一方向に仮定して説明
したが、逆方向の流れを有する流体にも本発明の流体制
御弁は適用可能である。その場合、入口ボート３１は出
口ポートに、出口ポート３２は入口ボートとな、シ、外
部均圧型を採用する。

更に、本発明の流体制御弁では冬期に媒体の凝縮圧力が
低下し、冬期における第１弁による流体流量が夏期に比
べて減少していても、第２弁、第３弁、−ｍ−を動作さ
せ、流体流量を増加させて、凝縮圧力の低下を補償でき
る。

また、ブツシュビンは各々が部材としては独立している
から、弁室の形状に合わせて様々な態様で流体制御弁を
製作することができる。特に、−のブツシュピンで−の
弁を制御するので、他の弁に影餐を及ぼすことがなく、
設計しやすいという効果もある。

また、各プツシ−ビンの助走距離を様々に（いくつかの
ブツシュピンで同じくするなどして）変化させることに
よって、流路の流量特性と相俟って細い制御可能な流体
制御弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す説明図、第２図は従来例による流
量特性曲線の図、第３図は本発明実施例の断面図、第４
図、第５図は第３図の要部の斜視図、第６図は第３図の
実施例によシ得られる流量特性曲線の図、第７図は本発
明の他の実施例の断面図、第８図、第９図は第７図の要
部の説明図、第１０図は本発明の原理を示す構成図であ
る。 ３１　、２０１・・・入口ボート ３２　、２０５・・・出口ボート ４８　、２０２・・・流体室 ４７　、２０３□・・・第１弁 ５１　、２０３□・・・第２弁 ３４・・・ダイヤフラム ３７　、２０４１・・・第１ブツシユビン３８　、２０
４□・・・第２ブツシュビン１５− ４０．４０’・・・上部流路ユニット ４２　、４２’・・・下部流路ユニット代理人　弁理士
　　本　　１）　　　　　崇１６− 第１図 ビ 第２図 第３図 ３５３６ ４ ６　゛・　　　　　　−６３ ４０３７ ３７＼　　　　　　　６４６２ ８３９ ６５３ 特開昭５９−３７３７９　　（６）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を通過させる導管の所定位置に設けられたセ
   ンサよシ発生される圧力によって、弁ハウジング内の圧
   力応動部を動かして弁の開閉制御を行う方式の流体制御
   弁において、 入口ボートから流体が到達する流体室と、該流体室に設
   けられた複数の弁と、該複数の弁によって開閉される流
   路を介して前記流体室と連絡する出口ボートと、前記圧
   力応動部に接続され前記複数の弁まで対応した夫々が延
   びかつ前記対応する弁を動作させるまでに移動しなけれ
   ばならぬ助走距離が夫々所定値である複数のブツシュビ
   ンとを具備することを％徴とする流体制御弁。
2. （２）流体室に設けられた弁は、流体室の上方に設けら
   れた第１弁と、流体室の下方に設けられた第２弁とであ
   シ、前記第１弁へ延びる第１ブツシユピンの助走距離を
   前記第２弁へ延びる第２ブツシユビンの助走距−よシ長
   くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流
   体制御弁。
3. （３）複数の弁によって開閉される流路の流量特性は、
   同−又は異なることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の流体制御弁。