WO2022030314A1 - 弁 - Google Patents

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WO2022030314A1
WO2022030314A1 PCT/JP2021/027770 JP2021027770W WO2022030314A1 WO 2022030314 A1 WO2022030314 A1 WO 2022030314A1 JP 2021027770 W JP2021027770 W JP 2021027770W WO 2022030314 A1 WO2022030314 A1 WO 2022030314A1
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WO
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valve
valve body
pressure
space
refrigerant
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PCT/JP2021/027770
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English (en)
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康平 福留
敏智 神崎
啓吾 白藤
Original Assignee
イーグル工業株式会社
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Publication date
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Priority to US18/019,230 priority patent/US20230272868A1/en
Priority to JP2022541463A priority patent/JPWO2022030314A1/ja
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    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a valve used in an air conditioning system, for example, to a valve used in an air conditioning system.
  • the air conditioning system compresses the refrigerant to make it overheated steam, cools the refrigerant sent from the compressor to make it a supercooling liquid, and expands the refrigerant sent from the condenser to make moist steam.
  • It is mainly composed of an expansion valve and an evaporator that heats the refrigerant sent from the expansion valve to make it saturated steam, and has a refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator. ..
  • the valve of Patent Document 1 is an electronic expansion valve, which is formed in a valve housing by driving a valve body in a valve opening direction by an electromagnetic force of a solenoid as a drive source against the urging force of a spring.
  • the valve opening between the valve seat and the valve seat can be adjusted.
  • the current value applied to the solenoid is set based on the temperature and pressure of the refrigerant after passing through the condenser, and the valve opening is adjusted so that the degree of supercooling of the condenser is kept constant. ing.
  • a valve as in Patent Document 1 has a poppet valve structure in which the through-passage is closed by a valve body and a valve seat, so that the through-passage can be reliably closed.
  • a valve as in Patent Document 1 since a high-pressure primary pressure refrigerant is supplied from the condenser to the through flow path, in addition to the driving force of the solenoid in the valve opening direction with respect to the valve body. A force due to the pressure of the refrigerant is also applied, and there is a possibility that the valve opening with respect to the current value applied to the solenoid may differ slightly depending on the pressure of the refrigerant.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a valve having high accuracy of valve opening adjustment.
  • valve of the present invention is used.
  • a valve housing in which an inlet port and an outlet port are formed,
  • the valve body driven by the drive source and
  • a valve including a spring that urges the valve body in a direction opposite to the driving direction by the driving source.
  • It is provided with a communication means capable of communicating the inlet port and the space on the back side of the valve body. According to this, in a state where the inlet port and the space on the back side of the valve body are communicated by the communication means, the refrigerant of the primary pressure flowing into the inlet port from the fluid, for example, the condenser is the space on the back side of the valve body. Is supplied to.
  • the influence of the force of the refrigerant of the primary pressure acting on the valve body can be reduced, so that the accuracy of opening degree adjustment of the valve is improved. Further, by supplying the refrigerant of the primary pressure to the space on the back surface side of the valve body, it is possible to reduce the driving force of the driving source in the vicinity of the valve closing.
  • the space on the back side of the valve body is the space on the drive source side of the valve seat.
  • the space on the back surface side of the valve body may be connected to the outlet port via a throttle. According to this, the space on the back surface side of the valve body is maintained at a pressure close to the primary pressure by the throttle.
  • the throttle may be formed by a guide hole of the valve housing and a valve body inserted through the guide hole. According to this, the throttle is the clearance formed between the valve body and the guide hole of the valve housing. This simplifies the structure of the valve.
  • the communication means may be a through hole that communicates with the inlet port and the space on the back surface side of the valve body. According to this, the structure of the communication means is simple.
  • the communication means is urged in the valve closing direction by the through hole communicating with the inlet port and the space on the back surface side of the valve body, the urging means arranged in the through hole, and the urging means.
  • the actuated valve body may constitute a control pressure actuated valve that controls communication between the inlet port and the space on the back surface side of the valve body. According to this, the high primary pressure moves the actuated valve body against the urging force of the urging means, opens the control pressure actuated valve, and through the through hole the inlet port and the space on the back side of the valve body. Communicate. Thereby, when the control pressure actuating valve is opened, the communication means can reduce the influence of the primary pressure acting on the valve body.
  • control pressure actuating valve controls the amount of the refrigerant passing through, if necessary. Therefore, the amount of the primary pressure refrigerant leaking is small.
  • the valve may have a normally closed structure. According to this, the valve is suitable as an expansion valve for controlling the refrigerant from the condenser to the evaporator, for example.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the refrigeration cycle to which the expansion valve of Example 1 which concerns on this invention is applied. It is sectional drawing which shows the state which the valve was closed in the expansion valve of Example 1. FIG. It is sectional drawing which shows the appearance that the valve was opened in the expansion valve of Example 1. FIG. It is sectional drawing which shows the valve chamber of the expansion valve of Example 1 in an enlarged view. It is sectional drawing which shows the pressure distribution in FIG. In addition, in order to show the pressure distribution, the display of the cross section of each member is omitted. It is sectional drawing which shows the state which the valve was closed in the expansion valve of Example 2 which concerns on this invention.
  • the expansion valve as the valve according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. Although the embodiment will be described by taking an expansion valve as an example, it can also be applied to other uses.
  • the left and right sides when viewed from the front of FIG. 2 will be described as the left and right sides of the expansion valve.
  • the left side of the paper surface on which the valve housing 10 is arranged will be described as the left side of the expansion valve
  • the right side of the paper surface on which the solenoid 80 as a drive source is arranged will be described as the right side of the expansion valve.
  • the expansion valve V1 of the present invention has a refrigerating cycle R used in an air conditioning system such as an automobile together with a compressor C, an indoor heat exchanger H1, an outdoor heat exchanger H2, and the like. It is composed.
  • the refrigerating cycle R circulates the refrigerant in the order of the compressor C, the heat exchanger H1, the expansion valve V1, and the heat exchanger H2 during heating.
  • the refrigerant becomes superheated steam by the compressor C, heat exchanges with the indoor air by the heat exchanger H1 to become a supercooled liquid, and is reduced from the high pressure primary pressure to the low pressure secondary pressure by the expansion valve V1 to become wet steam.
  • heat is exchanged with the outdoor air by the heat exchanger H2 to become saturated steam.
  • the air in the room is heated by heat exchange with the heat exchanger H1. That is, at the time of heating, the heat exchanger H1 becomes a condenser and the heat exchanger H2 becomes an evaporator.
  • the refrigerant is circulated in the order of the compressor C, the heat exchanger H2, the expansion valve V1, and the heat exchanger H1 during cooling.
  • the refrigerant becomes superheated steam by the compressor C, heat exchanges with the outdoor air by the heat exchanger H2 to become a supercooled liquid, and is depressurized from the high pressure primary pressure to the low pressure secondary pressure by the expansion valve V1 to make wet steam. Then, heat is exchanged with the indoor air by the heat exchanger H1 to become saturated steam. Further, the air in the room is cooled by heat exchange with the heat exchanger H1. That is, at the time of cooling, the heat exchanger H1 becomes an evaporator and the heat exchanger H2 becomes a condenser.
  • the refrigeration cycle R is used for heating unless otherwise specified.
  • the heat exchanger H1 is referred to as a condenser H1 and the heat exchanger H2 is referred to as an evaporator H2 with reference to the time of heating.
  • the expansion valve V1 is arranged between the condenser H1 and the evaporator H2.
  • a current for energizing the coil 86 constituting the solenoid 80 is set based on the temperature difference of the refrigerant between the inlet side and the outlet side of the evaporator H2, and the valve opening degree of the valve 50 in the expansion valve V1 is adjusted.
  • the pressure of the refrigerant that has passed through the valve 50 is adjusted from the high-pressure primary pressure P1 to the relatively low-pressure secondary pressure P2, and the temperature thereof is also adjusted from high temperature to low temperature.
  • all the refrigerants that are supercooled liquids sent from the condenser H1 are adjusted to the dryness of the wet steam that can transition to the saturated steam after passing through the evaporator H2.
  • the valve 50 is composed of a valve body 51 and a valve seat 40a.
  • the valve seat 40a is formed in a cylindrical valve seat member 40 that is press-fitted and fixed in the recess 10a of the valve housing 10.
  • the valve 50 opens and closes when the tapered surface 52a at the tip end portion 52 of the valve body 51 comes into contact with and separates from the valve seat 40a.
  • the expansion valve V1 is mainly composed of a valve housing 10, a valve body 51, and a solenoid 80.
  • the valve housing 10 is made of a metal material or a resin material.
  • the valve body 51 is arranged at the left end in the axial direction in the valve housing 10.
  • the solenoid 80 is connected to the valve housing 10 and is for exerting a driving force on the valve body 51.
  • the valve body 51 has a tip portion 52, a small diameter portion 53, a large diameter portion 54, and a base portion 55 in this order from the left end in the axial direction. Further, the valve body 51 also serves as a rod that is arranged through the coil 86 of the solenoid 80.
  • the tip portion 52 includes a tip surface 52b and a tapered surface 52a, and is formed in a cross-sectional viewing table shape.
  • the tip surface 52b forms a flat substantially circle.
  • the tapered surface 52a extends from the tip surface 52b to the right in the axial direction with a constant cross section, and then gradually reduces in diameter toward the right in the axial direction.
  • the small diameter portion 53 is a columnar body extending from the right end in the axial direction of the tip portion 52 to the right in the axial direction with a constant cross section, and is formed to have a smaller diameter than the through flow path 40b described later.
  • the large diameter portion 54 is a columnar body having a larger diameter than the small diameter portion 53, and both ends thereof in the axial direction are gradually reduced in diameter.
  • the base portion 55 is a columnar body extending from the right end in the axial direction of the large diameter portion 54 to the right in the axial direction with a constant cross section.
  • the base 55 has a smaller diameter than the large diameter portion 54.
  • an inlet port 11 and a recess 10a are formed on the inner diameter side of the valve housing 10 at the left end in the axial direction.
  • the inlet port 11 is recessed to the right in the axial direction and communicates with the condenser H1.
  • the recess 10a is further recessed to the right in the axial direction at the center of the inlet port 11 in the radial direction.
  • an outlet port 12 penetrating in the radial direction communicates with the recess 10a.
  • the outlet port 12 also communicates with the evaporator H2.
  • the outlet port 12 communicates with the heat exchanger H1 and the inlet port 11 communicates with the heat exchanger H2.
  • the valve seat member 40 is integrally fixed to the recess 10a in a substantially sealed state by being press-fitted from the left side in the axial direction.
  • the valve seat member 40 is formed with a through flow path 40b penetrating in the axial direction.
  • the through flow path 40b includes a tapered surface 40c and a peripheral wall surface 40d.
  • the diameter of the tapered surface 40c is gradually reduced from the left end in the axial direction toward the right in the axial direction.
  • the peripheral wall surface 40d extends substantially parallel to the axial direction. The boundary between the tapered surface 40c and the peripheral wall surface 40d is the valve seat 40a.
  • the cross-sectional area RS1 of the portion seated on the valve seat 40a on the tapered surface 52a of the tip portion 52 is substantially the same as the maximum cross-sectional area RS2 in the large diameter portion 54 of the valve body 51.
  • the cross-sectional area RS1 is the effective pressure receiving area of the tip portion 52
  • the maximum cross-sectional area RS2 is the effective pressure receiving area of the large diameter portion 54.
  • a valve chamber 20 is formed inside the valve housing 10 by a recess 10a and a through flow path 40b in the valve seat member 40.
  • a part of the tip portion 52, a small diameter portion 53, and a part of the large diameter portion 54 of the valve body 51 are arranged so as to be reciprocally reciprocating in the axial direction.
  • a guide hole 10b is formed on the inner peripheral surface of the valve housing 10 on the solenoid 80 side of the valve seat 40a and the valve chamber 20 so that the outer peripheral surface of the large diameter portion 54 of the valve body 51 can slide.
  • a minute clearance as a throttle 90 is formed between the inner peripheral surface of the guide hole 10b and the outer peripheral surface of the valve body 51 by slightly separating them in the radial direction. As a result, the valve body 51 can smoothly move relative to the valve housing 10 in the axial direction.
  • valve housing 10 is formed with a recess 10c in which the inner diameter side of the right end in the axial direction is recessed to the left in the axial direction.
  • the flange portion 82d of the center post 82 is press-fitted and fixed to the recess 10c from the right side in the axial direction in a sealed state.
  • the casing 81 is fixed to the right end of the valve housing 10 from the right side in the axial direction of the flange portion 82d.
  • An open end on the solenoid 80 side of the guide hole 10b is formed on the inner diameter side of the bottom surface of the recess 10c of the valve housing 10.
  • valve housing 10 is formed with a through hole 21 as a communication means extending in the axial direction between the bottom portions of the recesses 10a and 10c at both ends in the axial direction.
  • the through hole 21 has a constant cross section and communicates with the inlet port 11 and the space S in the solenoid 80.
  • the solenoid 80 includes a casing 81, a center post 82, a valve body 51, a movable iron core 84, a coil spring 85, an exciting coil 86, and a sleeve 87. It is mainly composed of.
  • the casing 81 has an opening 81a that opens to the left in the axial direction.
  • the substantially cylindrical center post 82 is inserted from the left side in the axial direction with respect to the opening 81a of the casing 81, and is arranged between the inner diameter side of the casing 81 and the inner diameter side of the valve housing 10.
  • the valve body 51 is inserted through the center post 82 and can reciprocate in the axial direction, and its left end portion in the axial direction is arranged in the valve housing 10.
  • the right end portion in the axial direction of the valve body 51 is inserted and fixed to the movable iron core 84.
  • the coil spring 85 is provided between the center post 82 and the movable iron core 84, and urges the movable iron core 84 to the right in the axial direction, which is the valve closing direction of the valve 50.
  • the coil 86 is wound around the outside of the center post 82 via a bobbin.
  • a part of the center post 82, a movable iron core 84, a coil spring 85, and a part of the valve body 51 are housed in the sleeve 87 formed in the shape of a bottomed cylinder.
  • the center post 82 is formed of a rigid body which is a magnetic material such as iron or silicon steel, and has a cylindrical portion 82b and a flange portion 82d.
  • the cylindrical portion 82b is formed with an insertion hole 82c extending in the axial direction through which the valve body 51 is inserted.
  • the flange portion 82d is formed in an annular shape extending in the outer radial direction from the outer peripheral surface at the left end portion in the axial direction of the cylindrical portion 82b.
  • the space S in the solenoid 80 is a space mainly in the sleeve 87 located on the back side of the valve body 51 partitioned from the valve chamber 20, and includes the space in the recess 10c and the center post 82.
  • space S communicates with the downstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20 via the throttle 90.
  • the refrigerant having the primary pressure P1 flows into the space S through the inlet port 11 and the through hole 21, and can flow out from the outlet port 12 through the throttle 90 and the valve chamber 20.
  • the non-energized state of the expansion valve V1 will be described.
  • the movable iron core 84 is pressed to the right in the axial direction by the urging force (F sp ) of the coil spring 85.
  • the valve body 51 is pressed to the right in the axial direction, and the tapered surface 52a at the tip end portion 52 of the valve body 51 is seated on the valve seat 40a. That is, the valve 50 is closed.
  • valve 50 When closed, the valve 50 does not allow the refrigerant to pass through.
  • the downstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20 communicates with the evaporator H2 having a relatively low pressure through the outlet port 12. Therefore, a fluid having a secondary pressure P2, which is relatively lower than the primary pressure P1, is flowing into the downstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20.
  • the electromagnetic force (F sol) generated by applying a current to the solenoid 80 in the energized state of the expansion valve V1 (that is, during normal control, so-called duty control) is the electromagnetic force (F sol ) of the coil spring 85.
  • the urging force (F sp ) is exceeded (F sol > F sp )
  • the movable iron core 84 is attracted to the center post 82 side, that is, to the left side in the axial direction.
  • the valve body 51 fixed to the movable iron core 84 moves integrally with the movable iron core 84 to the left in the axial direction.
  • the tapered surface 52a at the tip end portion 52 of the valve body 51 is separated from the valve seat 40a, and the valve 50 is opened.
  • the valve 50 expands the refrigerant that passes when it is open. Along with this, the valve 50 at the time of opening can reduce the pressure of the refrigerant from the primary pressure P1 to the secondary pressure P2. That is, the fluid having the secondary pressure P2 is flowing into the downstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20.
  • the minute gap constituting the throttle 90 is narrower than the maximum opening area of the valve 50. Therefore, the refrigerant flowing into the space S during normal control is maintained at a pressure close to the primary pressure P1.
  • the force Frod acting on the valve body 51 will be described.
  • the fluid of the primary pressure P1 flows into the inlet port 11, the through hole 21, the upstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20, and the space S.
  • the fluid of the secondary pressure P2 flows into the downstream side of the valve seat 40a in the valve chamber 20 and the outlet port 12.
  • the valve 50 is closed, but the same applies even when the valve 50 is open. Therefore, the illustration when the valve 50 is open is omitted.
  • the valve body 51 is subjected to this.
  • the primary pressure P1 and the secondary pressure P2 of the refrigerant act toward the valve closing direction and the valve opening direction, respectively.
  • the force acting on the valve body 51 from the refrigerant is the force due to the primary pressure P1
  • F p1 P1 ⁇ (RS1-RS2) to the force due to the secondary pressure P2.
  • F p2 P2 ⁇ (RS1-RS2) is subtracted.
  • the force F rod F sp + F p1 ⁇ F p2 acts on the valve body 51 with the valve closing direction as positive and the valve opening direction as negative.
  • the solenoid 80 when the valve closed, that is, the valve 50 which is closed is opened by supplying the refrigerant of the primary pressure supplied to the space S on the back surface side of the valve body 51 through the through hole 21. It is possible to reduce the driving force of the solenoid 80 and the driving force of the solenoid 80 when the valve 50 is kept slightly opened.
  • the cross-sectional area RS1 and the cross-sectional area RS2 have been described as having substantially the same configuration, but the cross-sectional area RS1 is larger than the cross-sectional area RS2 (RS1> RS2), or the cross-sectional area is not limited to this.
  • RS1 may be smaller than the cross-sectional area RS2 (RS1 ⁇ RS2). Even with such a configuration, the force corresponding to the overlapping area is canceled, and only the force corresponding to the area difference from the cross-sectional areas RS1 and RS2 acts on the valve body 51. Therefore, the refrigerant of the primary pressure supplied to the space S on the back surface side of the valve body 51 can reduce the influence of the pressure of the refrigerant acting on the valve body 51.
  • the pressure of the refrigerant in the space S has been described as a primary pressure, but the pressure is not limited to this and may be a pressure close to the primary pressure.
  • the throttle 90 is a clearance formed between the valve body 51 and the guide hole 10b of the valve housing 10. As a result, the structure of the expansion valve V1 is simple.
  • the means of communication in this embodiment is a through hole 21 that communicates with the entrance port 11 and the space S. Therefore, the structure of the communication means is simple.
  • the expansion valve V1 has a normally closed structure in which the valve 50 is closed in a non-energized state. Therefore, the expansion valve V1 maintains the pressure on the condenser H1 side at the primary pressure P1 even when the refrigeration cycle R is stopped, that is, the refrigerant on the condenser H1 side remains a supercooled liquid even when the refrigeration cycle R is stopped. Can be maintained. As a result, even immediately after the refrigeration cycle R is started, all the refrigerant can be transferred to the saturated steam in the evaporator H2 to heat the refrigerant as in the normal control, so that the expansion valve V1 expands. Suitable as a valve.
  • the expansion valve V1 the direction in which the refrigerant having the primary pressure P1 acts on the tip portion 52 of the valve body 51 and the valve closing direction are the same. Therefore, even if the pressure of the primary pressure P1 suddenly increases, the differential pressure between the pressure in the inlet port 11 and the pressure in the space S acts on the valve body 51 in the valve closing direction. As a result, the expansion valve V1 can prevent the valve body 51 from being unintentionally opened.
  • FIGS. 6 to 8 The expansion valve according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. It should be noted that the description of the same configuration as that of the first embodiment and the overlapping configuration will be omitted.
  • 6 and 7 show a state in which the primary pressure P1 in the inlet port 11 is low
  • FIG. 8 shows a state in which the primary pressure P1 in the inlet port 11 is high.
  • the through hole 210 in the valve housing 10 of the expansion valve V2 is composed of a small diameter hole portion 22 and a large diameter hole portion 23.
  • the left end of the small diameter hole portion 22 communicates with the inlet port 11.
  • the large-diameter hole portion 23 is continuous with the right end in the axial direction of the small-diameter hole portion 22 and has a larger diameter than the small-diameter hole portion 22.
  • a working valve body 31 and a return spring 32 as an urging means are arranged in the large-diameter hole portion 23.
  • the actuating valve body 31 has a ball shape.
  • the right end of the return spring 32 in the axial direction is fixed to the center post 82, and the left end in the axial direction is in contact with the actuating valve body 31.
  • the actuated valve body 31 and the return spring 32 constitute a control pressure actuated valve 30 that controls communication between the inlet port 11 and the space S in the solenoid 80.
  • the primary pressure P1 (F p11 ) in the inlet port 11 acts on the actuated valve body 31 toward the right in the axial direction, and the shaft thereof.
  • the urging force (F SP ) of the return spring 32 and the pressure of the refrigerant (F p12 ) in the space S are acting toward the left in the direction (F p11 ⁇ F SP + F p12 ).
  • the primary pressure P1 in the high inlet port 11 moves the actuated valve body 31 against the urging force ( FSP ) of the return spring 32, opens the control pressure actuated valve 30, and opens the through hole 210.
  • the inlet port 11 and the space S in the solenoid 80 are communicated with each other through the space S.
  • the through hole 210 can reduce the influence of the pressure of the refrigerant acting on the valve body 51. Therefore, especially when the primary pressure P1 becomes a high pressure and the differential pressure between the primary pressure P1 and the secondary pressure P2 becomes large, the expansion valve V2 has improved the accuracy of adjusting the valve opening degree of the valve 50. ..
  • the control pressure actuating valve 30 controls the amount of the refrigerant passing through, if necessary. Therefore, the amount of leakage of the refrigerant having the primary pressure P1 is small.
  • the refrigerant in the space S can be gently released to the outlet port 12 from the minute gap between the inner peripheral surface of the guide hole 10b and the outer peripheral surface of the valve body 51, that is, the throttle 90.
  • the throttle 90 can maintain the state in which the control pressure actuating valve 30 is open.
  • the throttle 90 can prevent the pressure of the refrigerant in the space S from suddenly rising and immediately closing the control pressure actuating valve 30.
  • the expansion valve according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. It should be noted that the description of the configuration overlapping with the same configuration as the first and second embodiments will be omitted.
  • annular grooves 56 and 57 are formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 354 of the valve body 51 of the expansion valve V3.
  • the annular grooves 56 and 57 are annular grooves that are opened in the outer diameter direction and recessed in the inner diameter direction, and their respective bottom surfaces are curved in a semicircular arc shape.
  • the bottom surface of each of the annular grooves 56 and 57 may have a curved shape other than a semicircular arc shape, a V-shaped shape, a U-shaped shape, or the like, and may be appropriately changed.
  • annular groove 56 is arranged on the left side in the axial direction with respect to the annular groove 57.
  • These annular grooves 56 and 57 are arranged at the center of both edges in the axial direction of the guide hole 10b of the valve housing 10 both when the valve 50 is closed and when the valve 50 is opened. That is, the portion where the annular grooves 56 and 57 of the large diameter portion 354 are formed and the vicinity thereof are configured to be reciprocated so that the clearance with the guide hole 10b is substantially constant.
  • the annular grooves 56 and 57 can prevent excessive leakage of the refrigerant from the space S to the outlet port 12.
  • annular grooves 56 and 57 of the large diameter portion 354 face the guide hole 10b over the stroke range of the valve body 51. Therefore, the annular grooves 56 and 57 of the large diameter portion 354 can stably prevent the centering of the valve body 51 and the excessive leakage of the refrigerant from the space S to the outlet port 12.
  • the number of annular grooves may be one or three or more. Further, in the reciprocating movement, it may move outward in the axial direction from the guide hole 10b.
  • valve opening degree is adjusted based on the temperature difference of the refrigerant between the inlet side and the outlet side of the evaporator
  • present invention is not limited to this, and the valve opening is not limited to this, and the valve has passed before or after passing through the condenser.
  • the valve opening may be adjusted based on the temperature and pressure of the refrigerant after that and the temperature and pressure of the refrigerant before and after passing through the evaporator, and may be appropriately changed.
  • the expansion valve exemplifies a form in which the direction in which the refrigerant of the primary pressure acts on the tip of the valve body and the valve closing direction are the same, but the present invention is not limited to this, and the primary pressure is not limited to this.
  • the direction in which the refrigerant acts on the tip of the valve body and the valve opening direction may be the same.
  • the valve body may be in a pillar state extending with a constant cross section. That is, the shape of the valve body may be changed as appropriate.
  • the present invention is not limited to this, and the space between the inlet port and the back side of the valve body is large.
  • a throttle member such as an orifice may be provided in the opening so as to communicate with the opening.
  • control pressure actuated valve is composed of a through hole, an actuated valve body, and a return spring
  • the center post is operated by the electromagnetic force of the solenoid to enter the inlet.
  • the port and the space may be communicated with each other, and a member other than the center post may be operated by the electromagnetic force of the solenoid so that the inlet port and the space are communicated with each other.
  • valve body has been described as having a configuration that also serves as a rod that is arranged through the coil of the solenoid, but the present invention is not limited to this, and the valve body and the rod may be separate bodies.
  • valve seat member having a valve seat and the valve housing having a guide hole are separately provided, but the present invention is not limited to this, and the valve is not limited to this, and the valve is formed on the inner peripheral surface of the valve housing.
  • the seat and the guide hole may be integrally formed.
  • the guide portion is not limited to the one formed in the valve housing, and may be formed, for example, in a part of the insertion hole of the center post.
  • Valve housing 10b Guide hole 11 Inlet port 12 Outlet port 20 Valve chamber 21 Through hole (communication means) 30 Control pressure actuated valve (communication means) 31 Actuating valve body (communication means) 32 Return spring (urging means, communication means) 40a Valve seat 50 Valve 51 Valve body 80 Solenoid (drive source) 85 Coil spring (spring) 90 Aperture 210 Through hole (communication means) C Compressor H1 heat exchanger (condenser for heating, evaporator for cooling) H2 heat exchanger (evaporator for heating, condenser for cooling) P1 Primary pressure P2 Secondary pressure R Refrigeration cycle RS1 Cross-sectional area RS2 Cross-sectional area S Space V1, V2 Expansion valve (valve)

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Abstract

弁開度調節の精度が高い弁を提供することを目的とする。 入口ポート11と、出口ポート12と、が形成されたバルブハウジング10と、駆動源80により駆動される弁体51と、弁体51が着座する弁座40aと、弁体51を駆動源80による駆動方向と反対方向に付勢するスプリング85と、を備えた弁V1であって、入口ポート11と弁体51の背面側の空間Sを連通可能な連通手段21を備えている。

Description

 本発明は、空調システムに用いられる弁に関し、例えば、空調システムに用いられる弁に関する。
 空調システムは、冷媒を圧縮して過熱蒸気とする圧縮機、圧縮機から送り込まれた冷媒を冷却して過冷却液とする凝縮器、凝縮器から送り込まれた冷媒を膨張させて湿り蒸気とする膨張弁、膨張弁から送り込まれた冷媒を加熱して飽和蒸気とする蒸発器から主に構成され、冷媒がこれら圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルを備えている。
 例えば、特許文献1の弁は電子式の膨張弁であって、スプリングの付勢力に抗して駆動源としてのソレノイドの電磁力により弁体を開弁方向に駆動させ、バルブハウジングに形成された弁座との間の弁開度を調節可能となっている。また、凝縮器を通過した後の冷媒の温度や圧力に基づいて、ソレノイドに印加させる電流値が設定され、弁開度の調節がなされることによって、凝縮器の過冷却度が一定に維持されている。
 また、蒸発器を通過する前または通過した後の冷媒の温度や圧力に基づいて、膨張弁の弁開度の調節がなされることによって、蒸発器を通過後、すべての冷媒が飽和蒸気となるように、湿り蒸気の乾き度を調整するものも知られている。
特開2001-153498号公報(第2頁、第1図)
 特許文献1のような弁においては、弁体と弁座により貫通流路を閉塞するポペット弁構造であるため、貫通流路を確実に閉塞可能である。しかしながら、特許文献1のような弁においては、貫通流路には凝縮器から高圧の1次圧の冷媒が供給されていることから、弁体に対して開弁方向にソレノイドの駆動力に加え冷媒の圧力による力も加わり、ソレノイドに印加する電流値に対する弁開度が冷媒の圧力によって僅かに異なる虞があった。
 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、弁開度調節の精度が高い弁を提供することを目的とする。
 前記課題を解決するために、本発明の弁は、
 入口ポートと、出口ポートと、が形成されたバルブハウジングと、
 駆動源により駆動される弁体と、
 前記弁体が着座する弁座と、
 前記弁体を前記駆動源による駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、を備えた弁であって、
 前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間を連通可能な連通手段を備えている。
 これによれば、連通手段により入口ポートと弁体の背面側の空間とが連通されている状態において、流体例えば凝縮器から入口ポートに流入した1次圧の冷媒は弁体の背面側の空間に供給される。これにより、弁体に作用する1次圧の冷媒の力の影響を小さくすることができるため、弁は開度調節の精度が高められている。また、弁体の背面側の空間に1次圧の冷媒が供給されることにより、閉弁近傍における駆動源の駆動力を小さくすることが可能となる。尚、弁体の背面側の空間は弁座よりも駆動源側の空間である。
 前記弁体の背面側の空間は、絞りを介して前記出口ポートと繋がっていてもよい。
 これによれば、絞りによって弁体の背面側の空間は1次圧に近い圧力に維持される。
 前記絞りは、前記バルブハウジングのガイド孔と、前記ガイド孔に挿通された弁体とにより形成されていてもよい。
 これによれば、絞りは、弁体とバルブハウジングのガイド孔との間に形成されるクリアランスである。これにより、弁の構造は簡素である。
 前記連通手段は、前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間とに連通する貫通孔であってもよい。
 これによれば、連通手段の構造は簡素である。
 前記連通手段は、前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間とに連通する貫通孔と、前記貫通孔に配置される付勢手段と、該付勢手段により閉弁方向に付勢される作動弁体と、により前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する制御圧力作動弁を構成していてもよい。
 これによれば、高い1次圧は、付勢手段の付勢力に抗して作動弁体を移動させ、制御圧力作動弁を開放させ、貫通孔を通じて入口ポートと弁体の背面側の空間とを連通させる。これにより、制御圧力作動弁の開放時において、連通手段は弁体に作用する1次圧の影響力を小さくすることができる。そのため、特に1次圧が高圧となり、1次圧と2次圧との差圧が大きくなった場合に、弁は弁開度調節の精度が高められている。また、制御圧力作動弁は、冷媒が通過する量を必要に応じて制御するものである。そのため、1次圧の冷媒は漏れる量が少ない。
 前記弁は、ノーマルクローズ構造であってもよい。
 これによれば、弁は、例えば凝縮器から蒸発器への冷媒を制御する膨張弁として好適である。
本発明に係る実施例1の膨張弁が適用された冷凍サイクルを示す模式図である。 実施例1の膨張弁において閉弁された様子を示す断面図である。 実施例1の膨張弁において開弁された様子を示す断面図である。 実施例1の膨張弁の弁室を拡大して示す断面図である。 図1における圧力分布を示す断面図である。尚、圧力分布を示すために、各部材の断面の表示を省略している。 本発明に係る実施例2の膨張弁において閉弁された様子を示す断面図である。 実施例2の膨張弁の弁および制御圧力作動弁が閉塞された状態における圧力分布を示す図である。尚、圧力分布を示すために、各部材の断面の表示を省略している。 実施例2の弁が閉塞され、制御圧力作動弁が開放された状態における圧力分布を示す図である。尚、圧力分布を示すために、各部材の断面の表示を省略している。 本発明に係る実施例3の膨張弁において閉弁時の要部を拡大して示す断面図である。 本発明に係る実施例3の膨張弁において開弁時の要部を拡大して示す断面図である。
 本発明に係る弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
 実施例1に係る弁としての膨張弁につき、図1から図5を参照して説明する。尚、実施例は膨張弁を例にして説明するが、その他の用途にも適用可能である。以下、図2の正面から見て左右を膨張弁の左右として説明する。詳しくは、バルブハウジング10が配置される紙面左側を膨張弁の左側、駆動源としてのソレノイド80が配置される紙面右側を膨張弁の右側として説明する。
 図1に示されるように、本発明の膨張弁V1は、圧縮機C、室内側の熱交換器H1、室外側の熱交換器H2等とともに自動車等の空調システムに使用される冷凍サイクルRを構成している。
 先ず、冷凍サイクルRについて説明する。冷凍サイクルRは、暖房時において冷媒を、圧縮機C、熱交換器H1、膨張弁V1、熱交換器H2の順に循環させるようになっている。冷媒は、圧縮機Cによって過熱蒸気となり、熱交換器H1によって室内の空気と熱交換されて過冷却液となり、膨張弁V1により高圧の1次圧から低圧の2次圧に減圧されて湿り蒸気となり、熱交換器H2によって室外の空気と熱交換されて飽和蒸気となる。また、熱交換器H1との熱交換により室内の空気は加温される。すなわち、暖房時には、熱交換器H1が凝縮器となり、熱交換器H2が蒸発器となる。
 また、冷凍サイクルRは、冷房時において冷媒を、圧縮機C、熱交換器H2、膨張弁V1、熱交換器H1の順に循環させるようになっている。冷媒は、圧縮機Cによって過熱蒸気となり、熱交換器H2によって室外の空気と熱交換されて過冷却液となり、膨張弁V1により高圧の1次圧から低圧の2次圧に減圧されて湿り蒸気となり、熱交換器H1によって室内の空気と熱交換されて飽和蒸気となる。また、熱交換器H1との熱交換により室内の空気は冷却される。すなわち、冷房時には、熱交換器H1が蒸発器となり、熱交換器H2が凝縮器となる。
 尚、以降の説明においては、特に断らない限り冷凍サイクルRは暖房に使用されているものとする。同様に、暖房時を基準に、熱交換器H1を凝縮器H1、熱交換器H2を蒸発器H2と記載する。
 図2および図3を参照して、膨張弁V1は、凝縮器H1と蒸発器H2との間に配置されている。蒸発器H2の入口側と出口側における冷媒の温度差に基づいてソレノイド80を構成するコイル86に通電する電流が設定され、膨張弁V1における弁50の弁開度は調節される。これにより、弁50を通過した冷媒は、その圧力が高圧の1次圧P1から相対的に低圧な2次圧P2に調整されるとともに、その温度も高温から低温に調整される。これにより、凝縮器H1から送り込まれた過冷却液であるすべての冷媒は、蒸発器H2を通過後、飽和蒸気へと遷移可能な湿り蒸気の乾き度に調整される。
 本実施例において、弁50は、弁体51と弁座40aとにより構成されている。弁座40aは、バルブハウジング10の凹部10aに圧入固定された筒状の弁座部材40に形成されている。弁体51の先端部52におけるテーパ面52aが弁座40aに接離することで、弁50は開閉するようになっている。
 次いで、膨張弁V1の構造について説明する。図2および図3に示されるように、膨張弁V1は、バルブハウジング10と、弁体51と、ソレノイド80と、から主に構成されている。バルブハウジング10は金属材料または樹脂材料により形成されている。弁体51はバルブハウジング10内に軸方向左端部が配置されている。ソレノイド80はバルブハウジング10に接続され弁体51に駆動力を及ぼすためのものである。
 図2および図3に示されるように、弁体51は、軸方向左端から順に、先端部52、小径部53、大径部54、基部55を有している。また、弁体51はソレノイド80のコイル86に対して貫通配置されるロッドを兼ねている。
 図4に示されるように、先端部52は、先端面52bと、テーパ面52aを備えており、断面視台形状に形成されている。先端面52bは平坦な略円をなしている。テーパ面52aは、先端面52bから軸方向右方に断面一定に延びた後、軸方向右方に向かうほどに漸次縮径している。
 小径部53は、先端部52の軸方向右端から軸方向右方に断面一定に延出する柱状体であり、後述する貫通流路40bよりも小径に形成されている。
 大径部54は、小径部53よりも大径の柱状体であり、その軸方向両端は漸次縮径している。
 基部55は、大径部54の軸方向右端から軸方向右方に断面一定に延出する柱状体である。基部55は、大径部54よりも小径である。
 図2および図3に示されるように、バルブハウジング10の軸方向左端における内径側には、入口ポート11と、凹部10aが形成されている。入口ポート11は軸方向右方に凹み、凝縮器H1と連通している。凹部10aは、入口ポート11の径方向中央においてさらに軸方向右方に凹んでいる。また、凹部10aには、径方向に貫通する出口ポート12が連通している。出口ポート12は、蒸発器H2とも連通している。
 尚、冷凍サイクルRが冷房に使用されている場合には、出口ポート12が熱交換器H1と連通し、入口ポート11が熱交換器H2と連通する。
 凹部10aには、軸方向左方から圧入されることにより弁座部材40が一体に略密封状態で固定されている。
 図4に示されるように、弁座部材40には、軸方向に貫通する貫通流路40bが形成されている。貫通流路40bは、テーパ面40cと、周壁面40dを備えている。テーパ面40cは軸方向左端から軸方向右方に向かうほどに漸次縮径している。周壁面40dは軸方向と略平行に延びている。これらテーパ面40cと周壁面40dとの境界は弁座40aとなっている。
 また、先端部52のテーパ面52aにおける弁座40aに着座する部分の断面積RS1は、弁体51の大径部54における最大断面積RS2と略同一となっている。言い換えると、断面積RS1は先端部52の有効受圧面積であり、最大断面積RS2は大径部54の有効受圧面積である。
 図2および図3に戻って、バルブハウジング10の内部には、凹部10aと弁座部材40における貫通流路40bにより弁室20が構成されている。弁室20内には弁体51における先端部52の一部、小径部53および大径部54の一部が軸方向に往復動自在に配置されている。
 バルブハウジング10における内周面には、弁座40aおよび弁室20よりもソレノイド80側に弁体51の大径部54における外周面が摺動可能なガイド孔10bが形成されている。尚、ガイド孔10bにおける内周面と弁体51における外周面との間には、径方向に僅かに離間することにより絞り90としての微小なクリアランスが形成されている。これにより弁体51は、バルブハウジング10に対して軸方向に円滑に相対移動可能となっている。
 また、バルブハウジング10には、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部10cが形成されている。凹部10cには、センタポスト82におけるフランジ部82dが軸方向右方から密封状態で圧入固定されている。さらにケーシング81はフランジ部82dの軸方向右方からバルブハウジング10における右端に固定されている。これらにより、バルブハウジング10、ケーシング81およびセンタポスト82は、一体に接続されている。尚、バルブハウジング10の凹部10cの底面における内径側には、ガイド孔10bにおけるソレノイド80側の開口端が形成されている。
 また、バルブハウジング10には、軸方向両端の凹部10a,10cにおける底部同士の間に軸方向に延びる連通手段としての貫通孔21が形成されている。貫通孔21は、断面一定に形成されており、入口ポート11とソレノイド80内の空間Sに連通している。
 図2および図3に示されるように、ソレノイド80は、ケーシング81と、センタポスト82と、弁体51と、可動鉄心84と、コイルスプリング85と、励磁用のコイル86と、スリーブ87と、から主に構成されている。ケーシング81は軸方向左方に開放する開口部81aを有している。略円筒形状のセンタポスト82は、ケーシング81の開口部81aに対して軸方向左方から挿入され、ケーシング81における内径側とバルブハウジング10における内径側との間に配置されている。弁体51は、センタポスト82に挿通され軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部がバルブハウジング10内に配置されている。可動鉄心84には弁体51における軸方向右端部が挿嵌・固定されている。コイルスプリング85は、センタポスト82と可動鉄心84との間に設けられ可動鉄心84を弁50の閉弁方向である軸方向右方に付勢している。コイル86は、センタポスト82の外側にボビンを介して巻き付けられている。有底筒状に形成されているスリーブ87には、センタポスト82の一部、可動鉄心84、コイルスプリング85および弁体51の一部が収納されている。
 センタポスト82は、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から形成されており、円筒部82bと、フランジ部82dを備えている。円筒部82bには軸方向に延び弁体51が挿通される挿通孔82cが形成されている。フランジ部82dは円筒部82bの軸方向左端部における外周面から外径方向に延びる環状に形成されている。
 ソレノイド80内の空間Sは、弁室20と仕切られた弁体51の背面側に位置する主にスリーブ87内の空間であり、凹部10c、センタポスト82内の空間を含んでいる。
 また、空間Sは、絞り90を介して弁室20における弁座40aの下流側に連通している。
 これにより、1次圧P1の冷媒は、入口ポート11、貫通孔21を通じて、空間Sにも流入し、絞り90および弁室20を通じて出口ポート12から流出可能となっている。
 次いで、膨張弁V1の動作、主に開閉動作について説明する。
 先ず、膨張弁V1の非通電状態について説明する。図2に示されるように、膨張弁V1の非通電状態において、可動鉄心84はコイルスプリング85の付勢力(Fsp)により軸方向右方へと押圧されている。これにより、弁体51は軸方向右方へ押圧されており、弁体51の先端部52におけるテーパ面52aは弁座40aに着座している。すなわち、弁50は閉塞されている。
 閉塞時において弁50は、冷媒を通過させない。一方、弁室20における弁座40aの下流側は、出口ポート12を通じて相対的に低圧である蒸発器H2と連通している。そのため、弁室20における弁座40aの下流側には、1次圧P1よりも相対的に低圧な2次圧P2の流体が流入している状態となっている。
 図3に示されるように、膨張弁V1の通電状態(すなわち通常制御時、いわゆるデューティ制御時)において、ソレノイド80に電流が印加されることにより発生する電磁力(Fsol)がコイルスプリング85の付勢力(Fsp)を上回る(Fsol>Fsp)と、可動鉄心84はセンタポスト82側、すなわち軸方向左側に引き寄せられる。また、可動鉄心84に固定された弁体51は軸方向左方へ可動鉄心84と一体に移動する。これにより、弁体51の先端部52におけるテーパ面52aが弁座40aから離間し、弁50は開放される。
 弁50は、開放時において通過する冷媒を膨張させる。これに伴って開放時の弁50は、冷媒を1次圧P1から2次圧P2に減圧することができる。すなわち、弁室20における弁座40aの下流側には、2次圧P2の流体が流入している状態となっている。
 また、絞り90を構成する微小な隙間は、弁50の最大開口面積よりも狭い。そのため、通常制御時において空間S内に流入している冷媒は1次圧P1に近い圧力に保たれる。
 次いで、弁体51に作用する力Frodについて説明する。図5において目の細かいドット柄で示すように、入口ポート11、貫通孔21、弁室20における弁座40aにおける上流側および空間Sには、1次圧P1の流体が流入している。また、図5において目の粗いドット柄で示すように、弁室20における弁座40aにおける下流側および出口ポート12には、2次圧P2の流体が流入している。尚、図5では、弁50は閉塞されているが、開放されている状態においても同様となる。そのため、弁50開放時の図示は省略している。
 これにより、閉弁方向に向かって作用するコイルスプリング85の付勢力(Fsp)、通電時に開弁方向に向かって作用するソレノイド80の駆動力(Fsol)に加えて、弁体51には、閉弁方向および開弁方向に向かって冷媒の1次圧P1、2次圧P2がそれぞれ作用している。
 より詳しくは、閉弁方向を正、開弁方向を負として、冷媒から弁体51作用する力は、1次圧P1による力Fp1=P1×(RS1-RS2)から2次圧P2による力Fp2=P2×(RS1-RS2)を減じたものとなる。
 これらのことから、閉弁方向を正、開弁方向を負として、弁体51には、力Frod=Fsp+Fp1-Fp2が作用している。上述したように、断面積RS1,RS2は略同一であることから、力Fp1,Fp2はゼロとなる。そのため、弁体51には、主にコイルスプリング85の付勢力(Fsp)とソレノイド80の駆動力(Fsol)が作用することとなる(Frod=Fsp+Fsol)。
 以上説明したように、貫通孔21により入口ポート11とソレノイド80内の空間Sとが連通されている状態において、凝縮器H1から入口ポート11に流入した1次圧P1の冷媒は空間Sに供給される。これにより、1次圧P1による力Fp1と2次圧P2による力Fp2が共にゼロとなるため、貫通孔21は弁体51に作用する1次圧の冷媒の力の影響を小さくすることができる。そのため、膨張弁V1は、弁50の弁開度調節の精度が高められている。
 また、主にソレノイド80の駆動力(Fsol)がコイルスプリング85の付勢力(Fsp)を上回れば弁50は開放される。そのため、貫通孔21を通じて弁体51の背面側の空間Sに供給された1次圧の冷媒が供給されることにより、閉弁近傍、すなわち閉弁している弁50を開放する際のソレノイド80の駆動力、弁50を僅かに開放させ続ける際のソレノイド80の駆動力を小さくすることが可能となる。
 尚、本実施例では、断面積RS1と、断面積RS2とが略同一の構成として説明したが、これに限らず、断面積RS1が断面積RS2よりも大きい(RS1>RS2)、または断面積RS1が断面積RS2よりも小さくてもよい(RS1<RS2)。このような構成であっても、重複する面積分の力がキャンセルされ、断面積RS1,RS2との差分の面積分の力のみが弁体51に対して作用することとなる。そのため、弁体51の背面側の空間Sに供給された1次圧の冷媒は、弁体51に作用する冷媒の圧力による影響を小さくすることができる。
 また、本実施例では、空間S内の冷媒の圧力は1次圧である態様として説明したが、これに限らず、1次圧に近い圧力であればよい。
 また、絞り90は、弁体51とバルブハウジング10のガイド孔10bとの間に形成されるクリアランスである。これにより、膨張弁V1の構造は簡素である。
 また、本実施例の連通手段は、入口ポート11と空間Sとに連通する貫通孔21である。そのため、連通手段の構造は簡素である。
 また、膨張弁V1は、非通電状態において弁50が閉塞されるノーマルクローズ構造である。そのため、膨張弁V1は、非通電時において凝縮器H1側の圧力を1次圧P1で維持すること、すなわち冷凍サイクルRの停止時であっても凝縮器H1側の冷媒を過冷却液のまま維持することができる。これにより、冷凍サイクルRが起動した直後であっても、通常制御時と同様に蒸発器H2内においてすべての冷媒を飽和蒸気へと遷移させて冷媒を加熱することできるため、膨張弁V1は膨張弁として好適である。
 また、膨張弁V1は、1次圧P1の冷媒が弁体51の先端部52に作用する方向と、閉弁方向とが同一である。そのため、1次圧P1の圧力が突発的に高まっても、入口ポート11内の圧力と空間S内の圧力との差圧は弁体51に対して閉弁方向に作用する。これにより、膨張弁V1は意図せず弁体51が開放されることを防止することができる。
 実施例2に係る膨張弁につき、図6~図8を参照して説明する。尚、前記実施例1と同一構成で重複する構成の説明を省略する。尚、図6および図7は入口ポート11内の1次圧P1が低い状態を示し、図8は入口ポート11内の1次圧P1が高い状態を示している。
 図6~図8に示されるように、本実施例において、膨張弁V2のバルブハウジング10における貫通孔210は、小径孔部22と、大径孔部23と、から構成されている。小径孔部22は軸方向左端が入口ポート11に連通している。大径孔部23は、小径孔部22における軸方向右端に連続し該小径孔部22よりも大径である。
 大径孔部23には、作動弁体31と、付勢手段としての復帰バネ32と、が配置されている。作動弁体31はボール状である。復帰バネ32は、その軸方向右端がセンタポスト82に固定され、その軸方向左端が作動弁体31に当接している。これら作動弁体31および復帰バネ32は、入口ポート11とソレノイド80内の空間Sとの連通を制御する制御圧力作動弁30を構成している。
 図7に示されるように、入口ポート11内の1次圧P1が低い状態にあっては、作動弁体31が復帰バネ32により軸方向左方に付勢され、貫通孔210の小径孔部22の開口端に着座することで制御圧力作動弁30が閉塞されている。これにより、入口ポート11と空間Sとは非連通状態となる。
 このとき、図7において目の細かいドット柄で示すように、作動弁体31には、その軸方向右方に向けて入口ポート11内の1次圧P1(Fp11)が作用し、その軸方向左方に向けて復帰バネ32の付勢力(FSP)と、空間S内の冷媒の圧力(Fp12)が作用している(Fp11<FSP+Fp12)。
 また、図8に示されるように、入口ポート11内の1次圧P1が高い状態にあっては、作動弁体31は復帰バネ32の付勢力および空間S内の冷媒の圧力に抗して軸方向右方に移動する。これにより、制御圧力作動弁30は開放される。そのため、入口ポート11と空間Sとは連通状態となる。
 このとき、作動弁体31には、復帰バネ32の付勢力(FSP)および空間S内の冷媒の圧力(Fp12)を上回る入口ポート11内の1次圧P1(Fp11)が軸方向右方に向けて作用している(Fp11>FSP+Fp12)。
 図8の状態のように、制御圧力作動弁30が開放され、入口ポート11と空間Sとが連通状態となると、図8において目の細かいドット柄で示すように、入口ポート11と空間S内の冷媒の圧力差は小さくなる。このように、制御圧力作動弁30開放時には、入口ポート11および弁室20内の冷媒の1次圧P1による弁体51への影響力が小さくなる。そのため、制御圧力作動弁30開放時の貫通孔210は弁体51を軸方向左方(閉弁方向)にスムーズに動作させることができる。
 このように、高い入口ポート11内の1次圧P1は、復帰バネ32の付勢力(FSP)に抗して作動弁体31を移動させ、制御圧力作動弁30を開放させ、貫通孔210を通じて入口ポート11とソレノイド80内の空間Sとを連通させる。これにより、制御圧力作動弁30の開放時において、貫通孔210は、弁体51に作用する冷媒の圧力の影響力を小さくすることができる。そのため、特に1次圧P1が高圧となり、1次圧P1と2次圧P2との差圧が大きくなった場合に、膨張弁V2は、弁50の弁開度調節の精度が高められている。また、制御圧力作動弁30は、冷媒が通過する量を必要に応じて制御するものである。そのため、1次圧P1の冷媒は漏れる量が少ない。
 また、ガイド孔10bの内周面と弁体51の外周面との微小な隙間、すなわち絞り90から空間S内の冷媒を出口ポート12に緩やかに逃がすことができる。これにより絞り90は、制御圧力作動弁30が開放された状態を維持できる。具体的には、絞り90は、空間S内の冷媒の圧力が急激に上昇して即座に制御圧力作動弁30が閉塞することを回避できる。
 実施例3に係る膨張弁につき、図9および図10を参照して説明する。尚、前記実施例1,2と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
 図9および図10に示されるように、本実施例において、膨張弁V3の弁体51の大径部354における外周面には、二本の環状溝56,57が形成されている。環状溝56,57は、それぞれ外径方向に開放され、内径方向に凹む環状の溝であり、それらの各底面は半円弧状に湾曲している。尚、環状溝56,57の各底面は、半円弧状以外の湾曲形状であっても、V字状、U字状等の形状であってもよく、適宜変更されてもよい。
 また、環状溝56は環状溝57よりも軸方向左側に配置されている。これら環状溝56,57は、弁50の閉弁時においても、開放時においても、バルブハウジング10のガイド孔10bにおける軸方向両縁よりも中央に配置される。すなわち、大径部354の環状溝56,57が形成された箇所及びその近傍は、ガイド孔10bとのクリアランスが略一定の状態で往復動されるように構成されている。
 冷媒が絞り390を軸方向に流れると、環状溝56,57内では周方向に中心を有する冷媒の渦が生じる。この渦によって、大径部354はその軸心がガイド孔10bの軸心と一致するように調心される。これにより、弁体51の移動に必要な駆動力を低減することができる。
 また、環状溝56,57内において渦が生じることにより、絞り90内を軸方向に相対移動しようとする冷媒は移動しにくくなる。そのため、環状溝56,57は、空間Sから出口ポート12への冷媒の過剰な漏れを防止することができる。
 また、大径部354の環状溝56,57は、弁体51のストローク範囲に亘ってガイド孔10bに対向している。そのため、大径部354の環状溝56,57は、安定して弁体51の調心、および空間Sから出口ポート12への冷媒の過剰な漏れを防止することができる。
 尚、環状溝は、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。また、往復動においてガイド孔10bよりも軸方向外方に移動することがあってもよい。
 以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
 例えば、前記実施例では、蒸発器の入口側と出口側における冷媒の温度差に基づいて弁開度が調節される形態を例示したが、これに限られず、凝縮器を通過する前または通過した後の冷媒の温度や圧力、蒸発器を通過する前または通過した後の冷媒の温度や圧力に基づいて、弁開度が調節されるものであればよく、適宜変更されてもよい。
 また、前記実施例では、膨張弁は、1次圧の冷媒が弁体の先端部に作用する方向と、閉弁方向とが同一である形態を例示したが、これに限らず、1次圧の冷媒が弁体の先端部に作用する方向と、開弁方向とが同一であってもよい。このような形態であれば、弁体は、断面一定に延びる柱状態であってもよい。すなわち弁体の形状は適宜変更されてもよい。
 また、前記実施例では、入口ポートと弁体の背面側の空間とが貫通孔によって連通されている形態を例示したが、これに限らず、入口ポートと弁体の背面側と空間とが大きな開口で連通し、該開口にオリフィス等の絞り部材を設けてもよい。
 また、前記実施例では、制御圧力作動弁が貫通孔、作動弁体、復帰バネによって構成されている形態を例示したが、これに限らず、ソレノイドの電磁力によりセンタポストが動作することで入口ポートと空間とが連通する形態としてもよく、センタポストとは別の部材がソレノイドの電磁力により動作して入口ポートと空間とが連通するようになっていてもよい。
 また、前記実施例では、弁体は、ソレノイドのコイルに対して貫通配置されるロッドを兼ねている構成として説明したが、これに限らず、弁体とロッドが別体であってもよい。
 また、前記実施例では、弁座を有する弁座部材とガイド孔を有するバルブハウジングとが別体に設けられていているものとして説明したが、これに限らず、バルブハウジングの内周面に弁座とガイド孔とが一体に形成されるものとしてもよい。
 また、ガイド部は、バルブハウジングに形成されるものに限らず、例えばセンタポストの挿通孔の一部に形成されていてもよい。
10       バルブハウジング
10b      ガイド孔
11       入口ポート
12       出口ポート
20       弁室
21       貫通孔(連通手段)
30       制御圧力作動弁(連通手段)
31       作動弁体(連通手段)
32       復帰バネ(付勢手段,連通手段)
40a      弁座
50       弁
51       弁体
80       ソレノイド(駆動源)
85       コイルスプリング(スプリング)
90       絞り
210      貫通孔(連通手段)
C        圧縮機
H1       熱交換器(暖房時の凝縮器、冷房時の蒸発器)
H2       熱交換器(暖房時の蒸発器、冷房時の凝縮器)
P1       1次圧
P2       2次圧
R        冷凍サイクル
RS1      断面積
RS2      断面積
S        空間
V1,V2    膨張弁(弁)

Claims (6)

  1.  入口ポートと、出口ポートと、が形成されたバルブハウジングと、
     駆動源により駆動される弁体と、
     前記弁体が着座する弁座と、
     前記弁体を前記駆動源による駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、を備えた弁であって、
     前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間を連通可能な連通手段を備えている弁。
  2.  前記弁体の背面側の空間は、絞りを介して前記出口ポートと繋がっている請求項1に記載の弁。
  3.  前記絞りは、前記バルブハウジングのガイド孔と、前記ガイド孔に挿通された弁体とにより形成されている請求項2に記載の弁。
  4.  前記連通手段は、前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間とに連通する貫通孔である請求項1ないし3のいずれかに記載の弁。
  5.  前記連通手段は、前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間とに連通する貫通孔と、前記貫通孔に配置される付勢手段と、該付勢手段により閉弁方向に付勢される作動弁体と、により前記入口ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する制御圧力作動弁を構成している請求項1ないし3のいずれかに記載の弁。
  6.  前記弁は、ノーマルクローズ構造である請求項1ないし5のいずれかに記載の弁。
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