WO2023032481A1 - 圧力調整弁 - Google Patents

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WO2023032481A1
WO2023032481A1 PCT/JP2022/027658 JP2022027658W WO2023032481A1 WO 2023032481 A1 WO2023032481 A1 WO 2023032481A1 JP 2022027658 W JP2022027658 W JP 2022027658W WO 2023032481 A1 WO2023032481 A1 WO 2023032481A1
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WO
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pressure
valve
regulating valve
actuator
valve body
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Application number
PCT/JP2022/027658
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 荒井
恒 浅野
Original Assignee
株式会社不二工機
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/22Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor

Definitions

  • the present invention relates to a pressure regulating valve used in a refrigeration cycle system, and more particularly to an evaporative pressure regulating valve equipped with a pressure sensitive bellows.
  • the evaporator evaporates the refrigerant and exchanges heat with the surrounding atmosphere, but when the load is small, the evaporator may be cooled excessively and frost may form. Once frost builds up, a layer of ice blocks the air flow, resulting in a sudden drop in cooling efficiency.
  • This evaporator pressure control valve restricts the outlet side passage of the evaporator and keeps the pressure inside the evaporator above a certain level to prevent frost formation in the evaporator.
  • a valve main body having a valve chamber communicating with the valve chamber, and a valve seat formed in the valve chamber between a closed state in which the valve is seated and an open state in which the valve is separated from the valve seat. and a pressure sensing member that biases the valve body toward the valve seat and expands and contracts according to the pressure received by the valve body from the refrigerant flowing in from the inflow passage, thereby allowing the valve body to move forward and backward.
  • An outlet side pipe of the evaporator is connected to the inflow path.
  • the pressure sensing member consists of a bellows and a compression coil spring provided in the bellows. (evaporation pressure in the evaporator).
  • Patent Document 1 discloses such a pressure regulating valve.
  • such a pressure regulating valve has the advantage of having a simple control structure in which the degree of opening of the valve is automatically (mechanically) determined and does not require a complicated control mechanism. be. This is because the bellows and coil springs that constitute the pressure sensing member and determine the valve opening characteristics inevitably have a certain amount of variation in their characteristics (expansion characteristics and spring characteristics) in manufacturing.
  • the pressure sensing member may be provided with an adjusting screw for adjusting the biasing force, and it is not impossible to change the valve opening characteristics by operating this adjusting screw. This is because it is generally placed inside the valve (inside the refrigerant flow path), and although it may be operated at the time of manufacturing and shipping, it cannot be operated unless the piping is removed after it is installed in the system.
  • an object of the present invention is to enable more flexible and optimal control by enabling the opening characteristics of the pressure regulating valve to be changed at any time.
  • a pressure regulating valve includes a valve body having a valve chamber communicating with an inflow path for introducing a refrigerant and an outflow path for discharging the refrigerant, and formed in the valve chamber.
  • a valve body that changes the flow rate of refrigerant by moving back and forth with respect to the valve seat between a closed state in which the valve is seated on the valve seat and an open state in which the valve is separated from the valve seat, and a valve body that faces the valve seat.
  • a pressure sensing member that allows the valve body to move forward and backward by expanding and contracting according to the pressure received by the valve body from the refrigerant flowing in from the inflow passage; a pressure regulating valve comprising an actuator for driving said regulating means.
  • the pressure regulating valve of the present invention is provided with adjusting means for adjusting the biasing force of the pressure sensing member, and the adjusting means is driven by the actuator.
  • the actuator is, for example, an electric motor, preferably a stepping motor. It is also possible to use, for example, a servomotor as an actuator and provide an encoder to drive the adjustment means by feedback control, and the present invention includes such a configuration. This is because the open-loop control that does not involve the operation enables low-cost and high-precision control (load adjustment of the pressure-sensitive member).
  • the adjusting means when the end of the pressure sensing member farther from the valve element is referred to as the "base end", the adjusting means is located at the base end of the pressure sensing member.
  • the actuator may change the biasing force by moving the adjustment member in the direction of extension (extending or retracting) of the pressure sensitive member.
  • the adjusting means have a stopper member that can be used as a starting point when stopping the movement of the adjusting member by the actuator and setting the biasing force of the pressure sensing member. This is because the valve opening characteristics (biasing force of the pressure sensing member), that is, the evaporation pressure (temperature) of the evaporator can be changed more accurately. Taking the case of using a stepping motor as an actuator, the specific description is as follows.
  • the actuator (stepping motor) is driven to move the adjusting member until it is stopped by the stopper member.
  • this movement operation of the adjusting member will be referred to as “initialization”
  • the initialized state will be referred to as “initial state”
  • the position of the adjusting member in the initial state will be referred to as “initial position”.
  • the stepping motor is driven to move the adjustment member to a position where a desired biasing force (evaporation pressure/this evaporation pressure is referred to as "first evaporation pressure").
  • first evaporation pressure a desired biasing force
  • the distance from the initial position to the position where the desired urging force (first evaporation pressure) is obtained is measured as the number of driving pulses of the stepping motor, and the measured value (the number of pulses) is set as a set value (this set value is " (referred to as "first set value").
  • a set value (this set value is referred to as a "second set value”) that provides a desired biasing force (evaporation pressure/this evaporator pressure is referred to as a "second evaporator pressure") different from the first evaporator pressure ) are measured. That is, after the initialization operation is performed again, the adjustment member is moved from the initial position until the second evaporation pressure is reached, the distance between the movements is measured as the number of drive pulses, and the measured value is saved as the second set value. do.
  • the first set value and the second set value are used to control a system using the pressure regulating valve of the present invention (for example, an air conditioning system such as a car air conditioner or a room air conditioner, or a refrigeration system such as a freezer/refrigerator). If it is stored in a storage device provided in the control unit and the actuator can be driven by the control unit, the pressure in the evaporator can be changed to the first evaporating pressure and the second evaporating pressure according to the operating conditions of the system. can be set.
  • an air conditioning system such as a car air conditioner or a room air conditioner
  • a refrigeration system such as a freezer/refrigerator
  • evaporation pressure that is, a third set value (third evaporator pressure), a fourth set value (fourth evaporator pressure), a fifth set value (fifth evaporator pressure), . . . is measured and stored, it is possible to switch the setting of the evaporator (pressure regulating valve) to three or more evaporation pressures based on three or more set values.
  • the control pressure P flow rate-pressure characteristic
  • the control pressure Q flow rate-pressure characteristic
  • the regulating valve is designed so as to have an ideal slope of the flow rate-pressure characteristic (this is referred to as an "ideal characteristic") as indicated by the dashed line in FIG. 9 that satisfies such requirements.
  • the ideal characteristics are not necessarily achieved due to variations in the dimensions and assembly accuracy of each component during assembly and manufacturing, restrictions from the manufacturing cost perspective, and deterioration of each part due to long-term use (decrease in durability). It may not be possible. Further, even if the product is shipped after adjusting the urging force of the pressure sensing member so as to achieve the ideal control pressure P1 at the reference refrigerant flow rate Q1 as shown in FIG. Since it does not always have ideal characteristics, when it is incorporated in an air conditioning system, the control pressure Px at the refrigerant flow rate Qx may deviate from the ideal value (ideal characteristics indicated by the dashed line) depending on the operating mode and indoor conditions. A situation may occur in which the optimum air conditioning control cannot be achieved due to the disconnection.
  • an electromagnetic actuator can be used as the actuator.
  • the adjusting means includes an adjusting member provided at the proximal end of the pressure sensing member (the end on the side farther from the valve body), and the actuator includes the adjusting member is provided with an electromagnetic actuator (solenoid) capable of generating an attractive force that attracts the pressure-sensitive member toward the valve body, and the urging force of the pressure-sensitive member to the valve body can be changed by changing the attractive force.
  • the attractive force (magnetic force) of the solenoid can be changed, for example, by the magnitude of the current (drive current) supplied to the solenoid.
  • the adjusting member is pulled closer to the valve body (retracting the pressure-sensitive member) by the suction force, the position of the adjusting member changes depending on the elastic force of the pressure-sensitive member (the reaction force of the biasing force on the valve body).
  • the attractive force of the solenoid, and the biasing force of the pressure-sensitive member to the valve body can be changed by changing the magnitude of the attractive force of the solenoid (the magnitude of the drive current to the solenoid). I can.
  • the driving current at which the pressure in the inflow path becomes the first pressure value (first evaporation pressure) is measured and set as the first set value, and the pressure in the inflow path becomes the second pressure value (second evaporation pressure).
  • the pressure It becomes possible to change the setting of the regulating valve.
  • the number of set values is not limited to two, and it is possible to change settings based on three or more set values (third set value, fourth set value, . . . ) when using an electric actuator. is similar to
  • the pressure regulating valve according to the present invention can be configured to include a control device for changing the urging force of the pressure sensing member as described above.
  • the pressure regulating valve further includes a control device that controls the actuator, and the control device includes a storage unit that stores two or more set values related to the biasing force, and the adjustment via the actuator. a control unit for driving the means, the control unit driving the adjustment means via an actuator based on the set value stored in advance in the storage unit to change the urging force of the pressure sensing member.
  • the adjusting means when the end of the pressure sensing member farther from the valve body is referred to as the base end, the adjusting means includes the adjusting member provided at the base end of the pressure sensing member. wherein the two or more set values are different information relating to the position of the adjusting member in the direction of expansion and contraction of the pressure-sensitive member, and the control unit moves the adjustment member in the direction of expansion and contraction of the pressure-sensitive member via an actuator.
  • the biasing force of the pressure-sensitive member may be changed by changing the
  • more flexible and optimal temperature control can be achieved by enabling the valve opening characteristics of the pressure regulating valve to be changed at any time.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an evaporating pressure regulating valve (closed state) according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the evaporation pressure regulating valve (valve open state) according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the evaporating pressure regulating valve according to the first embodiment (initial state in which the regulating member is lowered until it is stopped by the stopper member).
  • FIG. 4 is a Mollier diagram showing an air-conditioning system (as an example, a state in which a building air-conditioning system is configured and is in cooling operation) provided with the evaporative pressure regulating valve according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an evaporating pressure regulating valve (closed state) according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the evaporation pressure regulating valve (valve open state) according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a Mollier diagram showing an air conditioning system (as another example, a state in which a car air conditioner is configured and is in heating and dehumidifying operation) provided with the evaporating pressure regulating valve according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an evaporating pressure regulating valve according to a second embodiment of the present invention (valve closed state/exciting coil de-energized state/plunger displaced to the upper limit position).
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the evaporating pressure regulating valve according to the second embodiment (closed state/state in which the plunger is displaced to the lower limit position where it collides with the suction element).
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an evaporating pressure regulating valve according to a second embodiment of the present invention (valve closed state/exciting coil de-energized state/plunger displaced to the upper limit position).
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the evaporating pressure regulating valve according
  • FIG. 8 shows the evaporating pressure regulating valve according to the second embodiment (the closed state/the plunger is displaced to an intermediate position between the upper limit position and the lower limit position by adjusting the supply current to the excitation coil). state).
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between refrigerant flow rate and control pressure in a mechanical pressure regulating valve.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the refrigerant flow rate and the control pressure in the mechanical pressure regulating valve, and explains the adjustment operation of the urging force of the pressure sensing member when the regulating valve is shipped.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the refrigerant flow rate and the control pressure in the mechanical pressure regulating valve, showing a state in which the urging force of the pressure sensing member is changed according to the present invention.
  • FIG. 12 is a flow chart showing an example of processing executed by the control unit to optimally control the air conditioning of each living room in the air conditioning system provided with the regulating valves of the first embodiment.
  • FIG. 1 A pressure regulating valve according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 11 the pressure regulating valve 11 according to the present embodiment (the same applies to the second embodiment described later) is provided in the outlet side pipe of the evaporator of the air conditioning system and maintains the pressure in the evaporator at a certain level or more. It is an evaporation pressure regulating valve (hereinafter sometimes simply referred to as "pressure regulating valve” or “regulating valve”).
  • pressure regulating valve evaporation pressure regulating valve
  • two-dimensional orthogonal coordinates representing each direction of up, down, left, and right are appropriately displayed, and the following description is based on these directions.
  • an evaporating pressure regulating valve 11 has a valve chamber 13 communicating with an inflow passage 14 for introducing refrigerant and an outflow passage 15 for discharging refrigerant.
  • an inflow passage 14 for introducing refrigerant
  • an outflow passage 15 for discharging refrigerant.
  • valve body 17 that changes the flow rate of the refrigerant by moving back and forth (up and down movement), and the pressure that the valve body 17 receives from the refrigerant flowing from the inflow passage 14 while urging the valve body 17 toward the valve seat 16
  • a pressure-sensitive bellows (pressure-sensitive member/hereinafter simply referred to as “bellows”) 21 that allows the valve body 17 to move up and down by expanding and contracting according to the pressure, and a load (biasing force) of the pressure-sensitive bellows 21 on the valve body 17 ), an electric actuator 40 for vertically moving the adjusting member 24, and an upper cover 27 for closing the upper portion of the valve chamber 13 (upper surface opening 12a).
  • an actuator connecting member hereinafter simply referred to as a “connecting member” 28, and a stopper member 29 that restricts (physically or mechanically stops) the downward movement of the adjusting member 24.
  • valve chamber 13 is arranged in the vertical middle portion of the valve body 12 , and the inflow passage 14 communicating with the valve chamber 13 extends vertically upward from the lower surface of the valve body 12 and opens to the bottom surface of the valve chamber 13 .
  • a valve seat 16 is formed at the upper edge of the inflow passage 14 where the inflow passage 14 opens to the valve chamber 13 .
  • the outflow passage 15 extends horizontally (to the right in FIGS. 1 and 2) from the side surface of the valve chamber 13 and opens to the peripheral surface of the valve body 12 .
  • the pressure-sensitive bellows 21 is provided with a bellows body 22 having a cylindrical shape with a bottom and no lid and having a bellows peripheral wall, and a compression coil spring 23 accommodated in a compressed state inside the bellows body 22, and a connecting plate at the lower end.
  • a valve body 17 is connected via 18 .
  • the upper surface of the bellows body 22 is closed by joining the adjustment member 24 . That is, the adjusting member 24 has a disc-shaped flange portion 25 and a guide shaft portion 26 that stands vertically upward from the center portion of the flange portion 25 .
  • the upper surface of the main body 22 is closed.
  • the upper lid 27 for closing the upper portion of the valve chamber 13 includes an upper lid body 27a fixed by screwing into the upper opening 12a of the valve body 12, and an upper lid body 27a extending horizontally outward from the upper surface of the upper lid body 27a.
  • a cup-shaped member with a bottom and no lid, which has a flange portion 27b abutting on the upper surface and a connecting member accommodating hole 27c for receiving the connecting member 28 on the upper surface side of the upper lid main body 27a. has a bottom hole 27e through which the guide shaft 26 of the adjusting member 28 is vertically slidably inserted.
  • a space ( This space is formed as a "stopper arrangement space").
  • the connecting member 28 is a tubular member having a large-diameter hole 28a and a small-diameter hole 28b, which are through holes communicating with each other.
  • the large-diameter hole 28a passes through the upper portion of the connecting member 28 and has a large diameter so that a bearing member 34, which will be described later, can be inserted from above.
  • the small-diameter hole 28b passes through the lower portion of the connecting member 28 and has a small diameter.
  • the upper end portion of the guide shaft portion 26 is fitted into the small diameter hole 28b from below so as to be vertically slidable.
  • the upper lid 27, the connecting member 28, and the bearing member 34 are inserted into each other in a telescopic manner, so that the electric actuator 40 is installed on the upper surface of the valve body 12. As shown in FIG.
  • the guide shaft portion 26 of the adjusting member 24 passes through the bottom plate portion 27d of the upper lid main body 27a from the upper portion of the valve chamber 13, passes through the stopper arrangement space S, and the upper end thereof is inserted into the small diameter hole 28b.
  • the stopper member 29 is installed in the intermediate portion of the guide shaft portion 26 (the portion extending into the stopper arrangement space S).
  • the stopper member 29 is a plane C-shaped ring member fixed to the guide shaft portion 26 so as to protrude horizontally (flange-like) from the outer peripheral surface of the guide shaft portion 26.
  • the electric actuator 41 When the adjusting member 24 is moved downward in , it comes into contact with the upper surface of the upper lid bottom plate portion 27d (the bottom surface of the connecting member accommodating hole 27c) to physically (mechanically) stop the adjusting member 24.
  • the stopper member 29 may have any shape and structure as long as it has the function of mechanically stopping the adjusting member 24 .
  • the electric actuator 40 includes a stepping motor 41, a deceleration mechanism (paradox planetary gear deceleration mechanism) 54 that decelerates the rotation of the stepping motor 41, and a bellows 21 (a guide shaft of the adjustment member 24) that converts the decelerated rotational motion into linear motion. 26) and a transmission mechanism (screw feed mechanism 36). Details are as follows.
  • a cylindrical can 56 with a lid (open bottom and closed top) is joined to the upper end of the connecting member 28 via a ring-shaped base plate 57 .
  • a stator 42 is provided in the can 56 , and a rotor 47 is rotatably installed on the inner circumference (inner side) of the can 56 .
  • the rotor 47 and stator 42 constitute the stepping motor 41 .
  • a stator 42 arranged outside the can 56 includes a yoke 43 , a bobbin 44 , a coil 45 and a resin mold cover 46 .
  • the rotor 47 arranged inside the can 56 is constructed by integrally connecting a cylindrical rotor member 47a made of a magnetic material and a sun gear member 48 made of a resin material.
  • a shaft 38 is inserted into the central portion of the sun gear member 48 and the upper portion of the shaft 38 is supported by a support member 39 arranged inside the top portion of the can 56 .
  • the sun gear 48 a of the sun gear member 48 meshes with a plurality of planetary gears 49 rotatably supported by a shaft 50 provided on a carrier 51 placed on the bottom surface of the output gear 53 .
  • the upper part of the planetary gear 49 meshes with an annular ring gear (fixed internal tooth gear) 55 attached to the upper part of the cylindrical member 37 fixed to the upper part of the connecting member 28 , and the lower part of the planetary gear 49 meshes with the annular output gear 53 . It meshes with tooth gear 52 .
  • the number of teeth of the ring gear 55 and the number of teeth of the internal gear 52 of the output gear 53 are slightly different. be.
  • These gear mechanisms (sun gear 48a, planetary gear 49, ring gear 55, and output gear 53) constitute a reduction mechanism (paradox planetary gear reduction mechanism) 54 that reduces the rotation of the stepping motor 41 described above. .
  • a cylindrical bearing member 34 is inserted into the upper portion of the connecting member 28 and fixed by crimping the connecting member 28 .
  • the output gear 53 is in slidable contact with the upper surface of the bearing member 34 .
  • the upper portion of a stepped cylindrical output shaft 58 is press-fitted into the center of the bottom of the output gear 53, and the lower portion of the output shaft 58 is rotatably inserted into a fitting hole 34a formed in the upper surface of the center portion of the bearing member 34. do.
  • the lower end of the shaft 38 is rotatably fitted to the upper portion of the output shaft 58 .
  • a female threaded portion 34b is formed at the lower center portion of the bearing member 34, and a male threaded portion 35a formed on the outer peripheral surface of the screw driving member 35 is screwed into the female threaded portion 34b.
  • the bearing member 34 (female threaded portion 34b) and the screw driving member 35 (male threaded portion 35a) rotate the rotational motion supplied from the stepping motor 41 via the screw feed mechanism 36, that is, the reduction mechanism 54, in the vertical direction. It constitutes a transmission mechanism that converts the motion into linear motion and transmits it to the bellows 21 (the guide shaft portion 26 of the adjusting member 24).
  • the output gear 53 rotates at a fixed position in the vertical direction without moving up and down.
  • a flat driver-shaped plate-like portion 35b provided at the upper end portion of the member 35 is inserted to transmit the rotational motion of the output gear 53 to the screw driving member 35 side.
  • the linear motion of the screw drive member 35 is applied to the guide shaft portion 26 via a ball joint 31 comprising a ball 33 and a ball seat 32 fitted in a fitting hole 26a provided in the center of the upper surface of the guide shaft portion 26. 26.
  • the guide shaft portion 26 (and therefore the adjusting member 24) is guided by the small diameter hole 28b of the connecting member 28 and the bottom hole 27e of the top lid bottom plate portion 27d to move vertically.
  • the operation of the regulating valve 11 according to this embodiment will be briefly described.
  • the valve body 17 When the load becomes smaller than the load, the valve body 17 is pushed by the biasing force of the pressure-sensitive bellows 21 and moves toward the valve seat 16, thereby decreasing the flow rate of the refrigerant.
  • the valve body 17 Conversely, when the refrigerant pressure in the evaporator becomes greater than the set load of the pressure-sensitive bellows 21 that urges the valve body 17, the valve body 17 is pushed by the refrigerant pressure in the inflow passage 14 (inside the evaporator) and the valve body 17 moves to the valve seat. 16, and the flow rate of the refrigerant increases.
  • the electric actuator 40 (stepping motor 41) is driven to move the adjusting member 24 to the initial position, that is, as shown in FIG. upper surface) causes the adjustment member 24 to move downward until it stops.
  • the electric actuator 40 is driven to increase the pressure in the inflow passage 14 from the initial position until the pressure reaches the first pressure value (first evaporation pressure).
  • the adjustment member 24 is moved upward. During this period, the number of driving pulses of the stepping motor is counted, and the counted value (number of pulses) is stored as the first set value.
  • the electric actuator 40 is driven while supplying the refrigerant (or air, etc.) to the inflow passage 14 in the same manner. until the pressure reaches a second pressure value (second evaporating pressure) different from the first pressure value (first evaporating pressure). During this period, the number of driving pulses of the stepping motor 41 is counted, and the counted value (number of pulses) is stored as the second set value.
  • the first set value and the second set value obtained by the above operation are applied to a system using the regulating valve 11 of the present embodiment (for example, an air conditioning system such as a car air conditioner or a room air conditioner, or a refrigeration system such as a freezer/refrigerator). system, etc.) is stored in a storage device provided in a control unit that controls the control unit so that the electric actuator 40 can be driven, the refrigerant pressure in the evaporator can be adjusted to the first It becomes possible to set the evaporation pressure and the second evaporation pressure.
  • an air conditioning system such as a car air conditioner or a room air conditioner, or a refrigeration system such as a freezer/refrigerator. system, etc.
  • evaporation pressure three or more pressure values (evaporation pressure), that is, a third pressure value (third evaporation pressure), a fourth pressure value (fourth evaporation pressure), a fifth pressure value (fifth evaporation pressure ), .
  • the evaporator setting can be switched to evaporate pressure.
  • each set value may be an arbitrary value according to the configuration of the system, operating conditions, and the like.
  • An example in which the regulating valve 11 of this embodiment is incorporated in an air conditioning system will be described later.
  • each of the above set values is stored on a LIN (Local Interconnect Network) board or separately provided storage device (ROM (Read Only Memory) or It can be stored in RAM (Random Access Memory), flash memory, etc.).
  • LIN Local Interconnect Network
  • RAM Random Access Memory
  • flash memory etc.
  • FIG. 4 shows a building air conditioning system 61 equipped with the evaporative pressure regulating valve 11 according to this embodiment.
  • this air-conditioning system 61 includes devices constituting a refrigerating cycle, that is, a compressor 62 that compresses a refrigerant, an outdoor heat exchanger 63 that is installed outdoors, and a first living room.
  • a second pressure regulating valve 69 connected to the outlet side pipe (between the second indoor heat exchanger 65 and the compressor 62) is provided.
  • the first pressure regulating valve 68 and the second pressure regulating valve 69 are both composed of the pressure regulating valve 11 according to this embodiment.
  • the system 61 also includes a control unit 71 for controlling settings of the pressure regulating valves 68 and 69 (biasing force of the pressure-sensitive bellows 21), a setting storage unit (storage device) 72 storing the set values, and a pulse generator. It further includes motor drive circuits 73 and 74 for driving the electric actuator 40 (stepping motor 41). Note that the control unit 71 and the setting storage unit 72 are mounted on the control board 70 of the air conditioning system 61 .
  • the setting storage unit 72 stores three (three types) of setting values, that is, standard setting values (this is referred to as a "standard value”, and a setting based on the standard value is referred to as a "standard setting”);
  • a high temperature side set value for shifting to a higher temperature side than the standard setting (increasing the biasing force of the pressure-sensitive bellows 21 to increase the refrigerant pressure in the evaporator, that is, positioning the adjusting member 24 lower than the standard setting)
  • the setting according to the set value is called "high temperature side setting”
  • the lower temperature side than the standard setting weaken the biasing force of the pressure-sensitive bellows to lower the refrigerant pressure in the evaporator, that is, the standard setting
  • a low temperature side set value (setting based on the set value is referred to as a "low temperature side setting") for shifting the adjustment member to a higher position is stored.
  • FIG. 4 shows a state in which the cooling operation is performed, and the refrigerant discharged from the compressor 62 passes through the outdoor heat exchanger 63, the first expansion valve 66, the first indoor heat exchanger 64 and the first pressure regulator.
  • the outdoor heat exchanger 63 functions as a condenser, and both the first indoor heat exchanger 64 and the second indoor heat exchanger 65 function as evaporators.
  • the first pressure regulating valve 68 connected to the outlet side pipe of the first indoor heat exchanger 64 and the second pressure regulating valve 69 connected to the outlet side pipe of the second indoor heat exchanger 65 are both Assume that it is set as standard.
  • each living room (each of the indoor heat exchangers 64 and 65) changes greatly during cooling operation in such a system, for example, the number of people in the first living room increases significantly and the first Assuming that the cooling load of the indoor heat exchanger 64 increases while the number of occupants in the second living room decreases significantly and the cooling load of the second indoor heat exchanger 65 decreases, the system 61 in FIG.
  • frost formation in the second indoor heat exchanger 65 can be prevented more reliably.
  • the controller 71 initializes the second pressure regulating valve 69 by driving the stepping motor 41 via the motor drive circuit 74 (moves the regulating member 24 to the initial position)
  • the setting The high temperature side set value is read out from the value storage unit 72 , and a drive pulse corresponding to the high temperature side set value is sent to the second pressure regulating valve 69 via the motor drive circuit 74 to drive the stepping motor 41 .
  • the adjusting member 24 moves from the initial position to the high temperature side setting position, and the second pressure regulating valve 69 is set to the high temperature side setting.
  • the controller 71 initializes the first pressure regulating valve 68 by driving the stepping motor 41 via the motor drive circuit 73
  • the low temperature side set value is read out from the set value storage unit 72, and the motor is driven.
  • a drive pulse corresponding to the low temperature side set value is sent to the first pressure regulating valve 68 via the circuit 73 to drive the stepping motor 41 .
  • the adjustment member 24 moves from the initial position to the low temperature side setting position, and the first pressure regulating valve 68 is set to the low temperature side setting.
  • such a setting change by the control unit 71 is automatically performed, that is, a detection signal from a sensor (for example, a temperature sensor that detects the temperature in the living room, a motion sensor that detects the number of people in the room, etc./not shown). It may be executed automatically by the control unit 71 based on the above, or may be executed manually, that is, by an input operation from an input device (for example, a remote control device (so-called remote control) / not shown). You can do it.
  • a detection signal from a sensor for example, a temperature sensor that detects the temperature in the living room, a motion sensor that detects the number of people in the room, etc./not shown.
  • the heat exchanger can also be controlled (changed in settings) by the controller 71 in the same manner as the first indoor heat exchanger (first pressure regulating valve) and the second indoor heat exchanger (second pressure regulating valve). It is possible.
  • FIG. 12 shows an example of a processing flow for optimally controlling the air conditioning of each living room in the air conditioning system shown in FIG.
  • the standard value standard set value
  • the high temperature side set value high temperature side set value
  • the low temperature side the upper threshold value
  • the lower threshold value the lower limit value of the temperature difference
  • control unit As for the processing by the control unit, first (for example, when the power of the air conditioning system is turned on), the control unit reads the standard setting values from the setting value storage unit and sets the regulating valves of each living room to the standard settings (step S101). Next, the control unit acquires the set temperature of each living room (step S102) and acquires the actual temperature of each living room (step S103).
  • the control unit compares the difference between the actual temperature and the set temperature (temperature difference) with the upper limit threshold for each room, and if the temperature difference is greater than the upper limit threshold, the room (the temperature difference is the upper limit threshold
  • the regulating valve of the larger living room is changed to the low temperature side setting (step S106). For example, if the upper threshold is "3°C” and the lower threshold is “-3°C”, if the set temperature is "22°C" and the actual temperature is "26°C”, the temperature difference (+4°C) is the upper limit. Since it is greater than the threshold value (3° C.), the change to the low temperature side setting is performed by the control unit.
  • step S106 the temperature difference is compared with the lower limit threshold for each room (step S105). Then, if the temperature difference is smaller than the lower limit threshold, the control valve of that room (the room whose temperature difference is smaller than the lower limit threshold) is changed to the high temperature side setting (step S107).
  • the control unit will change to the high temperature side setting.
  • step S107 if the temperature difference is not smaller than the lower limit threshold (there is no living room with the temperature difference smaller than the lower limit threshold), and after the setting change to the high temperature side (step S107) is completed, It returns to step S102 which acquires the preset temperature of each living room.
  • the control unit repeats the above processing (steps S102 to S107) at regular time intervals (for example, every 5 minutes or 10 minutes).
  • steps S102 to S107 for example, every 5 minutes or 10 minutes.
  • one threshold value and set value are provided for each of the high temperature side and the low temperature side, so that the biasing force is adjusted one step each for the high temperature side and the low temperature side.
  • a human sensor is used to detect the number of people in the room, that is, instead of the temperature difference, the number of people (the difference between the actual number of people in the room and the predetermined number of people in the room) is used. It is also possible to change the setting of the biasing force of the pressure bellows.
  • FIG. 5 shows a car air-conditioning system 81 equipped with an evaporating pressure regulating valve according to the present embodiment.
  • a first pressure regulating valve 68 and a second pressure regulating valve 69 connected to the outlet side pipe of the exterior heat exchanger 84 (between the exterior heat exchanger 84 and the compressor 62) are provided.
  • both the first pressure regulating valve 68 and the second pressure regulating valve 69 are composed of the pressure regulating valve 11 according to the present embodiment, and the system 81 is a control unit for controlling the settings of the pressure regulating valves 68 and 69.
  • 71 a setting storage unit 72 storing setting values, and motor drive circuits 73 and 74 including a pulse generator for driving the electric actuator 40 (stepping motor 41), as shown in FIG. It is similar to the building air conditioning system 61 .
  • the control unit 71 and the setting storage unit 72 are mounted on a LIN (Local Interconnect Network) substrate 85 in this embodiment.
  • the standard value, the high temperature side set value, and the low temperature side set value are stored in advance in the setting storage unit, and both the first pressure regulating valve 68 and the second pressure regulating valve 69 are initially set to the standard setting. It is assumed that
  • Refrigerant discharged from the compressor 62 passes through the first vehicle interior heat exchanger 82, the first expansion valve 66, the second vehicle interior heat exchanger 83, and the first pressure regulating valve 68 in order, and then flows through the compressor 62. and a route returning to the compressor 62 via the first vehicle interior heat exchanger 82, the second expansion valve 67, the exterior heat exchanger 84, and the second pressure regulating valve 69 in this order.
  • the vehicle interior heat exchanger 82 functions as a condenser
  • both the second vehicle interior heat exchanger 83 and the vehicle exterior heat exchanger 84 function as evaporators.
  • the second vehicle interior heat exchanger 83 functioning as an evaporator exhibits a dehumidifying function by being arranged in the airflow route of the hot air heated by heat exchange in the first vehicle interior heat exchanger 82. is.
  • the controller 71 initializes the first pressure regulating valve by driving the stepping motor 41 via the motor drive circuit 73 (moves the regulating member 24 to the initial position)
  • the set value is stored.
  • the low temperature side set value is read out from the unit 72 , and a drive pulse corresponding to the low temperature side set value is sent to the first pressure regulating valve 68 via the motor drive circuit 73 to drive the stepping motor 41 .
  • the adjustment member 24 moves from the initial position to the low temperature side setting position, and the first pressure regulating valve 68 is set to the low temperature side setting.
  • the control unit 71 initializes the second pressure regulating valve by driving the stepping motor 41 through the motor drive circuit 74
  • the high temperature side set value is read from the set value storage unit 72, and the motor drive circuit 74 to drive the stepping motor 41 by sending a driving pulse corresponding to the high temperature side set value to the second pressure regulating valve 69 via .
  • the adjusting member 24 moves from the initial position to the high temperature side setting position, and the second pressure regulating valve 69 is set to the high temperature side setting.
  • FIG. 6 to 8 A pressure regulating valve according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
  • a regulating valve 91 of this embodiment includes a valve body 12, a valve body 17, and a pressure-sensitive bellows 21 similar to the regulating valve 11 of the first embodiment. Although it has a seat 16, an inflow channel 14 and an outflow channel 15, an electromagnetic actuator 92 is used as an actuator for displacing the adjusting member 24 instead of an electric actuator.
  • the same reference numerals are given to the same configurations as those of the regulating valve 11 of the first embodiment, redundant explanations will be omitted, and differences will be mainly described.
  • the electromagnetic actuator 92 connects a solenoid 93, a plunger (movable iron core) 97, the plunger 97 and the adjustment member 24, and controls the vertical movement of the plunger 97 via a ball joint 31 (a ball 33 and a ball seat 32) to the adjustment member. 24 and a thrust transmission member 98 .
  • the solenoid 97 has an exciting coil 96 and an attractor (stationary iron core) 95 that attracts the plunger 97 .
  • the exciting coil 96 has a bobbin 94 having a cylindrical portion at its center. Deploy.
  • the suction element 95 is composed of a cylindrical suction element main body 95a that attracts the plunger 97 and a disk-shaped upper lid section 95b that closes the upper portion of the valve chamber 13.
  • the suction element main body 95a and the upper lid section 95b are integrated. formed.
  • the upper cover portion 95b is fixed to the valve main body 12 by screwing it into the upper surface opening 12a of the valve main body 12 in the same manner as the upper cover 27 of the first embodiment, whereby the upper portion of the valve chamber 13 is closed.
  • a vertically extending through hole 95c is formed in the central portion of the suction element 95, and a thrust transmission member 98 is fitted in the upper portion of the through hole 95c so as to be slidable in the vertical direction. inserts the guide shaft portion 26 of the adjusting member 24 so as to be vertically slidable. Further, a ball joint 31 consisting of a ball 33 and a ball seat 32 is interposed between the thrust transmission member 98 and the guide shaft portion 26 so that downward thrust of the thrust transmission member 98 due to the downward movement of the plunger 97 is applied to the guide shaft.
  • the upward elastic force of the pressure-sensitive bellows 21 (the reaction force of the biasing force on the valve body 17) and the upward movement of the guide shaft part 26 accompanying the upward movement of the valve body 17.
  • the force is adapted to be transmitted to the thrust transmission member 98 .
  • the regulating valve 91 of this embodiment has the same regulating member 24 as in the first embodiment on the upper surface of the bellows 21, but does not have a stopper member on the guide shaft portion 26.
  • the stop position of the plunger 97 that is, the position of the adjusting member 24 in the vertical direction, depends on the upward elastic force of the pressure-sensitive bellows 21 (the reaction force of the biasing force on the valve body 17) and the solenoid 93 (attractor). 95) (the magnitude of the driving current supplied to the solenoid 93). That is, if the attractive force (strength of magnetic force) of the attractor 95 is sufficiently large, the plunger 97 descends to the lower limit position where it collides with the attractor as shown in FIG. If the suction force of the suction element 95 is weakened by adjustment, the plunger 97 (adjustment member 24) can be stopped at any intermediate position between the upper limit position shown in FIG. 6 and the lower limit position shown in FIG. (See FIG. 8).
  • the magnitude of the driving current that makes the pressure in the inflow passage 14 become the first pressure value (first evaporating pressure) is measured and set as the first set value.
  • the magnitude of the drive current at which the internal pressure becomes the second pressure value (second evaporation pressure) is measured and set as the second set value, and these first set value and second set value are set for the system (air conditioning system, etc.). If the values are stored in the value storage unit and made available to the control unit, the setting of the pressure regulating valve 91 can be performed by changing the magnitude of the current supplied to the excitation coil 96 by the control unit based on each set value. Changes can be made.
  • the number of set values is not limited to two, and setting changes can be made based on three or more set values (third set value, fourth set value, . . . ), which is the same as in the first embodiment. It is the same.
  • initialization is performed by bringing the stopper member 29 into contact with the bottom surface of the connecting member housing hole 27c (upper surface of the top lid bottom plate portion 27d). Since the object can be achieved if it is possible, the place where the stopper member 29 abuts may be another place (another member or part) in the regulating valve.

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Abstract

冷媒流入路(14)と冷媒流出路(15)に連通する弁室(13)を有する弁本体(12)と、弁室(13)内に形成した弁座(16)に着座した閉弁状態と弁座(16)から離間した開弁状態との間で弁座(16)に対して進退動して冷媒流量を変更する弁体(17)と、弁体(17)を弁座(16)に向けて付勢すると共に流入路(14)から流入する冷媒から弁体(17)が受ける圧力に従って伸縮することにより弁体(17)の進退動を許容する感圧部材(21)と、感圧部材(21)の弁体(17)に対する付勢力を調節する調節手段(24)とを備えた圧力調整弁(11)で、調節手段(24)を駆動するアクチュエータ(ステッピングモータ等)(40)を備えた。調節手段(24)は、アクチュエータ(40)による調節部材の移動を停止させ、前記付勢力を設定するときに起点とすることが可能なストッパ部材(29)を備えることが好ましい。

Description

圧力調整弁
 本発明は、冷凍サイクルシステムに使用される圧力調整弁に係り、特に、感圧ベローズを備えた蒸発圧力調整弁に関する。
 冷凍サイクルシステムでは、蒸発器で冷媒を気化させ周囲の雰囲気と熱交換を行うが、負荷が小さいときに蒸発器が過度に冷却されて着霜することがある。着霜は一旦生じると氷の層により通風が遮断され冷却能率が急激に低下することから、これを防ぐために蒸発器の出口側配管に蒸発圧力調整弁が備えられる。
 この蒸発圧力調整弁は、蒸発器の出口側流路を絞り、蒸発器内の圧力を一定の大きさ以上に保持することにより蒸発器の着霜を防ぐもので、冷媒の流入路と流出路とに連通する弁室を有する弁本体と、弁室内に形成した弁座に着座した閉弁状態と弁座から離間した開弁状態との間で弁座に対して進退動することにより冷媒の流量を変更する弁体と、弁体を弁座に向けて付勢するとともに流入路から流入する冷媒から弁体が受ける圧力に従って伸縮することにより弁体の進退動を許容する感圧部材とを備え、前記流入路に蒸発器の出口側配管が接続される。
 感圧部材はベローズとベローズ内に備えられた圧縮コイルばねとからなり、弁の開度は、感圧部材が弁体を押圧する力(閉弁方向の荷重)と、流入路内の冷媒圧力(蒸発器内の蒸発圧力)との均衡によって決定される。
 また、このような圧力調整弁を開示するものとして下記特許文献1がある。
特開2015-004395号公報
 ところで、かかる圧力調整弁は、弁の開度が自動的(機械的)に決まるシンプルな制御構造で複雑な制御機構を必要としない利点を有する一方で、開弁特性にばらつきが生じやすい面がある。感圧部材を構成し開弁特性を決定するベローズやコイルばねは、その特性(伸縮特性やばね特性)に或る程度のばらつきが生じることは製造上避けられないからである。
 また近年、蒸発器の温度(圧力調整弁の開弁特性)を高温側または低温側に任意に調整してより最適な温度制御を実現したいとの要望がある。例えば、複数台の蒸発器を備えた空調システムにおいて運転モード(冷暖除湿等)の変更や室内状況の変化等によって蒸発器間の負荷が変動するような場合である。
 ところが、従来の圧力調整弁ではこのような要望に応えることが難しい。感圧部材は付勢力を調節する調節ねじを備えることがあり、この調節ねじを操作すれば開弁特性を変更することは不可能ではないが、当該ねじは前記特許文献1記載の発明を含め一般に弁内部(冷媒流路内)に配置されており、製造出荷時に操作されることはあるものの、システムに組み込まれた後には配管を取り外さないかぎり操作することは出来ないからである。
 したがって、本発明の目的は、圧力調整弁の開弁特性を随時変更できるようにすることにより、より柔軟且つ最適な制御を実現できるようにする点にある。
 前記課題を解決し目的を達成するため、本発明に係る圧力調整弁は、冷媒を導入する流入路と冷媒を排出する流出路とに連通する弁室を有する弁本体と、弁室内に形成した弁座に着座した閉弁状態と弁座から離間した開弁状態との間で弁座に対して進退動することにより冷媒の流量を変更する弁体と、弁体を弁座に向けて付勢するとともに流入路から流入する冷媒から弁体が受ける圧力に従って伸縮することにより弁体の進退動を許容する感圧部材と、感圧部材の弁体に対する付勢力を調節する調節手段とを備えた圧力調整弁であって、前記調節手段を駆動するアクチュエータを有する。
 本発明の圧力調整弁では、感圧部材の付勢力を調節する調節手段を備え、この調節手段をアクチュエータにより駆動する。アクチュエータによって調節手段を駆動し、感圧部材の付勢力(開弁特性)を随時変更できるようにすることにより蒸発器の最適な制御を可能とするためである。当該アクチュエータは、例えば電動機とし、好ましくはステッピングモータにより構成する。アクチュエータとして例えばサーボモータを使用し、エンコーダを備えてフィードバック制御により調節手段を駆動することも可能であり、本発明はそのような構成も含むものであるが、ステッピングモータによれば、複雑な制御機構を伴うことの無いオープンループ制御によって低コストで精度の高い制御(感圧部材の荷重調節)が可能となるからである。
 また調節手段の典型的な構成として、感圧部材の両端部のうち弁体から遠い側の端部を「基端部」と称するときに、上記調節手段は、感圧部材の基端部に備えられた調節部材を含み、上記アクチュエータは、当該調節部材を感圧部材の伸縮方向(伸ばす方向又は縮める方向)に移動させることで上記付勢力を変更する場合がある。
 さらに、上記調節手段は、アクチュエータによる調節部材の移動を停止させて感圧部材の付勢力を設定するときに起点とすることが可能なストッパ部材を有することが好ましい。開弁特性(感圧部材の付勢力)、すなわち蒸発器の蒸発圧力(温度)のより正確な設定変更を可能とするためである。アクチュエータとしてステッピングモータを使用する場合を例にとり、具体的に述べれば次の通りである。
 (1)まず、アクチュエータ(ステッピングモータ)を駆動して調節部材をストッパ部材によって停止されるまで移動させる。以下、この調節部材の移動操作を「初期化」、初期化した状態を「初期状態」、初期状態の調節部材の位置を「初期位置」とそれぞれ称する。
 (2)次に、初期位置を起点として所望の付勢力(蒸発圧力/この蒸発圧力を「第1蒸発圧力」と言う)となる位置までステッピングモータを駆動して調節部材を移動させる。この間、初期位置から当該所望の付勢力(第1蒸発圧力)となる位置までの距離をステッピングモータの駆動パルス数として計測し、その計測値(パルスの数)を設定値(この設定値を「第1設定値」と称する)として保存しておく。
 (3)同様にして、第1蒸発圧力とは異なる所望の付勢力(蒸発圧力/この蒸発圧力を「第2蒸発圧力」と言う)となる設定値(この設定値を「第2設定値」と称する)を計測する。すなわち、再度初期化操作を行った後、初期位置を起点として第2蒸発圧力となるまで調節部材を移動させ、この間の距離を駆動パルス数として計測し、その計測値を第2設定値として保存する。
 そして、上記第1設定値と第2設定値を、本発明の圧力調整弁を使用するシステム(例えば、カーエアコンやルームエアコン等の空調システム、或いは冷凍冷蔵庫等の冷凍冷蔵システムなど)を制御する制御部に備えられた記憶装置に格納し、当該制御部によりアクチュエータを駆動できるようにしておけば、システムの運転状況等に応じて蒸発器内の圧力を第1蒸発圧力および第2蒸発圧力に設定することが可能となる。
 さらに、同様にして3以上の設定値(蒸発圧力)、すなわち第3設定値(第3蒸発圧力)、第4設定値(第4蒸発圧力)、第5設定値(第5蒸発圧力)…、を計測・保存しておけば、3以上の設定値に基く3以上の蒸発圧力に蒸発器(圧力調整弁)の設定を切り替えられるようにすることが出来る。
 本発明についてさらに説明すると、機械式(内部制御式)の調整弁では、冷媒流量Qに対する制御圧力P(流量-圧力特性)は、図9の実線で示すような或る決まった勾配を有する直線となる。また空調システムでは、快適な空調制御のために各運転モード(冷暖除湿)や室内状況に応じた最適な制御圧力が要求される。このため、そのような要求を満たす図9の破線で示すような理想勾配の流量-圧力特性(これを「理想特性」と言う)となるように調整弁は設計される。
 一方、実際の製品では、組立製造時の各構成部品寸法や組立精度のばらつき、製造コスト面からの制約から、あるいは経年使用による各部品の劣化(耐久性の低下)などから、必ずしも理想特性が実現できるとは限らない。また製品出荷時に、図10に示すように基準となる冷媒流量Q1のときに理想の制御圧力P1となるように感圧部材の付勢力を調整して出荷したとしても、総ての調整弁が理想特性を有しているとは限らないことから、空調システムに組み込まれた場合に、運転モードや室内状況によっては冷媒流量Qxのときの制御圧力Pxが理想値(破線で示す理想特性)から外れてしまい、最適な空調制御が実現することが出来ない事態が生じ得る。
 そこで、本発明では、アクチュエータで付勢力を変化させることにより、図11に示すように冷媒流量Q2のときの理想特性(破線)上の制御圧力P2に合わせるように(或いは近づけるように)調整弁の流量-圧力特性(実線)をスライドさせ(符号S1参照)、各運転モードや室内状況でより理想に近い空調制御を実現する。
 また本発明では、アクチュエータとして電磁アクチュエータ(ソレノイド)を用いることも可能である。具体的には、当該態様に係る圧力調整弁は、前記調節手段が感圧部材の基端部(弁体から遠い側の端部)に備えられた調節部材を含み、前記アクチュエータとして、調節部材を弁体に近づける方向に引き付ける吸引力を発生可能な電磁アクチュエータ(ソレノイド)を備え、当該吸引力を変えることにより感圧部材の弁体に対する付勢力を変更可能とする。
 ソレノイドの吸引力(磁力)は、例えばソレノイドへ供給する電流(駆動電流)の大きさによって変更することが可能である。また、当該吸引力によって調節部材を弁体に近づける(感圧部材を縮める)方向へ引き付けた場合、当該調節部材の位置は、感圧部材の弾発力(弁体への付勢力の反力)と、ソレノイドの吸引力との均衡によって決まり、感圧部材の弁体への付勢力は、ソレノイドの吸引力の大きさ(ソレノイドへの駆動電流の大きさ)を変えることにより変更することが出来る。
 したがって、流入路内の圧力が第1の圧力値(第1蒸発圧力)となる駆動電流を測定してこれを第1設定値とし、流入路内の圧力が第2の圧力値(第2蒸発圧力)となる駆動電流を測定してこれを第2設定値としてそれぞれ保存しておけば、前記電動アクチュエータを使用する場合と同様に、これら第1設定値と第2設定値を使用して圧力調整弁の設定変更を行うことが可能となる。なお、設定値は2つに限られず、3以上の設定値(第3設定値、第4設定値、…)に基いた設定変更を行えるようにすることが出来ることは電動アクチュエータを使用する場合と同様である。
 また、本発明に係る圧力調整弁は、上述したような感圧部材の付勢力の変更を行う制御装置を備えたものとして構成することも可能である。
 具体的には、当該圧力調整弁は、前記アクチュエータを制御する制御装置をさらに備え、当該制御装置は、前記付勢力に関する2以上の設定値を記憶する記憶部と、前記アクチュエータを介して前記調節手段を駆動する制御部とを備え、当該制御部は、前記記憶部に予め格納された前記設定値に基いてアクチュエータを介して前記調節手段を駆動し、感圧部材の付勢力を変更する。
 また当該圧力調整弁では、感圧部材の両端部のうち弁体から遠い側の端部を基端部と称するときに、調節手段が、感圧部材の基端部に備えられた調節部材を含み、上記2以上の設定値は、互いに異なる、感圧部材の伸縮方向についての調節部材の位置に関する情報であり、上記制御部は、アクチュエータを介して調節部材を感圧部材の伸縮方向に移動させることにより感圧部材の付勢力を変更することがある。
 本発明によれば、圧力調整弁の開弁特性を随時変更できるようにすることにより、より柔軟且つ最適な温度制御を実現することが出来る。
 本発明の他の目的、特徴および利点は、図面に基いて述べる以下の本発明の実施の形態の説明により明らかにする。なお、各図中、同一の符号は、同一又は相当部分を示す。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る蒸発圧力調整弁(閉弁状態)を示す縦断面図である。 図2は、前記第1実施形態に係る蒸発圧力調整弁(開弁状態)を示す縦断面図である。 図3は、前記第1実施形態に係る蒸発圧力調整弁(ストッパ部材によって停止されるまで調節部材を下降させた初期状態)を示す縦断面図である。 図4は、前記第1実施形態に係る蒸発圧力調整弁を備えた空調システム(一例としてビル空調システムを構成し冷房運転している状態)をモリエル線図上に示した図である。 図5は、前記第1実施形態に係る蒸発圧力調整弁を備えた空調システム(別の一例としてカーエアコンを構成し暖房除湿運転している状態)をモリエル線図上に示した図である。 図6は、本発明の第2の実施形態に係る蒸発圧力調整弁(閉弁状態/励磁コイルへの非通電状態/プランジャが上限位置まで変位した状態)を示す縦断面図である。 図7は、前記第2実施形態に係る蒸発圧力調整弁(閉弁状態/吸引子に衝突する下限位置までプランジャが変位した状態)を示す縦断面図である。 図8は、前記第2実施形態に係る蒸発圧力調整弁(閉弁状態/励磁コイルへの供給電流を調節することにより前記上限位置と前記下限位置との間の中間位置にプランジャを変位させた状態)を示す縦断面図である。 図9は、機械式圧力調整弁における冷媒流量と制御圧力との関係を示す線図である。 図9は、機械式圧力調整弁における冷媒流量と制御圧力との関係を示す線図であり、調整弁出荷時における感圧部材の付勢力の調整操作を説明するものである。 図11は、機械式圧力調整弁における冷媒流量と制御圧力との関係を示す線図であり、本発明に基いて感圧部材の付勢力を変更した状態を示すものである。 図12は、前記第1実施形態の調整弁を備えた空調システムにおいて各居室を最適に空調制御するため制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。
 〔第1実施形態〕
 図1から図5を参照して本発明の第1の実施形態に係る圧力調整弁について説明する。なお、本実施形態(後述の第2実施形態についても同様)に係る圧力調整弁11は、空調システムの蒸発器の出口側配管に備えられて蒸発器内の圧力を一定の大きさ以上に保持する蒸発圧力調整弁(以下、単に「圧力調整弁」又は「調整弁」と称することがある)である。また、各図には上下左右の各方向を表す二次元直交座標を適宜表示し、以下の説明はこれらの方向に基いて行う。
 図1および図2に示すように本発明の第1の実施形態に係る蒸発圧力調整弁11は、冷媒を導入する流入路14と冷媒を排出する流出路15とに連通する弁室13を有する弁本体12と、弁室13内に形成した弁座16に当接した閉弁状態(図1参照)と弁座16から離れた開弁状態(図2参照)との間で弁座16に対して進退動(上下動)することにより冷媒の流量を変更する弁体17と、弁体17を弁座16に向けて付勢するとともに流入路14から流入する冷媒から弁体17が受ける圧力に従って伸縮することにより弁体17の上下動を許容する感圧ベローズ(感圧部材/以下単に「ベローズ」と言うことがある)21と、感圧ベローズ21の弁体17への荷重(付勢力)を調節する調節部材24と、調節部材24を上下方向に移動させる電動アクチュエータ40と、弁室13の上部(上面開口12a)を閉塞する上蓋27を介して電動アクチュエータ40を弁本体12に連結するアクチュエータ連結部材(以下単に「連結部材」と言う)28と、調節部材24の下方への移動を規制する(物理的乃至機械的に停止させる)ストッパ部材29を備えている。
 また、弁室13は弁本体12の上下方向の中間部に配置し、弁室13に連通する流入路14は弁本体12の下面から垂直上方に延びて弁室13の底面部に開口する。そして、流入路14が弁室13に開口する流入路14の上縁部に弁座16を形成してある。一方、流出路15は、弁室13の側面から水平に(図1~図2の右方へ)延び、弁本体12の周面に開口する。
 感圧ベローズ21は、有底無蓋の円筒形状を呈し周壁が蛇腹となったベローズ本体22と、ベローズ本体22の内部に圧縮した状態で収容した圧縮コイルばね23とを備え、下端部に連結板18を介して弁体17を連結してある。また、ベローズ本体22の上面は、調節部材24を接合することにより閉塞する。すなわち調節部材24は、円盤状のフランジ部25と、フランジ部25の中心部から垂直上方に起立する案内軸部26とを有し、フランジ部25をベローズ本体22の上面に溶接することによりベローズ本体22の上面を閉塞する。
 弁室13の上部を閉塞する前記上蓋27は、弁本体12の上面開口12aにねじ込むことにより固定される上蓋本体27aと、上蓋本体27aの上面部から水平に外方へ広がって弁本体12の上面に当接するフランジ部27bとを備え、前記連結部材28を受け入れる連結部材収容穴27cを上蓋本体27aの上面側に有する有底無蓋のカップ状の部材で、連結部材収容穴27cの中心部には、上蓋本体27aの底板部(「上蓋底板部」とも言う)27dを貫通し前記調節部材28の案内軸部26を上下方向に摺動可能に挿通させる底孔27eを有する。また、連結部材収容穴27cの底面(上蓋底板部27dの上面)と連結部材28の下面との間には、ストッパ部材29を配置し且つストッパ部材29が上下動できるようにするための空間(この空間を「ストッパ配置空間」と称する)Sを形成してある。
 一方、連結部材28は、互いに連通する貫通孔である大径孔28aと小径孔28bとを有する筒状部材である。大径孔28aは、連結部材28の上部を貫通し、後述する軸受部材34を上方から嵌挿できるように径が大きい。小径孔28bは、連結部材28の下部を貫通して径が小さい。小径孔28bには、下方から案内軸部26の上端部が上下方向へ摺動可能に嵌挿される。なお、本実施形態では、上記上蓋27と連結部材28と軸受部材34とが入れ子状に嵌挿され、これにより弁本体12の上面部に電動アクチュエータ40が設置される。
 前記調節部材24の案内軸部26は、弁室13の上部から上蓋本体27aの底板部27dを貫通し、ストッパ配置空間Sを通って上記小径孔28bにその上端部が差し込まれている。案内軸部26の中間部(ストッパ配置空間S内に延在する部分)には、前記ストッパ部材29を設置する。このストッパ部材29は、案内軸部26の外周面から水平に(フランジ状に)周囲に張り出ように案内軸部26に固定した平面C字形のリング部材で、後に詳しく述べるように電動アクチュエータ41で調節部材24を下方へ移動させたときに、上蓋底板部27dの上面(連結部材収容穴27cの底面)に当接して調節部材24を物理的(機械的)に停止させる機能を果たす。
 なお、当該ストッパ部材29は、調節部材24を機械的に停止させる機能を有するものであればその形状や構造を問わない。例えば、案内軸部26の外周面より外方へ張り出すO字形のリング状部材や、案内軸部26を貫通して一端または両端が案内軸部26の外周面から突出する棒状(ピン状)部材または板状部材などでストッパ部材29を構成することも可能である。
 電動アクチュエータ40は、ステッピングモータ41と、ステッピングモータ41による回転を減速する減速機構(不思議遊星歯車減速機構)54と、減速した回転運動を直線運動に変換してベローズ21(調節部材24の案内軸部26)に伝達する伝達機構(ねじ送り機構36)とにより構成する。詳しくは、次のとおりである。
 前記連結部材28の上端部には、リング状のベースプレート57を介して無底有蓋の(底面が開放され天面が閉塞された)円筒状のキャン56を接合し、キャン56の外周(外側)にはステータ42を備える一方、キャン56の内周(内側)にはロータ47を回転自在に設置する。なお、これらロータ47とステータ42は、前記ステッピングモータ41を構成するものである。
 キャン56の外側に配置したステータ42は、ヨーク43、ボビン44、コイル45、樹脂モールドカバー46を含む。また、キャン56の内側に配置したロータ47は、磁性材料で作製された円筒状のロータ部材47aと、樹脂材料で作製した太陽ギヤ部材48とを一体に連結して構成する。太陽ギヤ部材48の中心部にはシャフト38を挿入し、シャフト38の上部はキャン56の頂部内側に配置した支持部材39により支持する。
 太陽ギヤ部材48の太陽ギヤ48aは、出力ギヤ53の底面上に載置したキャリア51に設けたシャフト50に回転自在に支持させた複数の遊星ギヤ49に噛み合っている。遊星ギヤ49の上部は、連結部材28の上部に固定した円筒部材37の上部に取り付けた環状のリングギヤ(内歯固定ギヤ)55に噛み合い、遊星ギヤ49の下部は、環状の出力ギヤ53の内歯ギヤ52に噛み合っている。リングギヤ55の歯数と出力ギヤ53の内歯ギヤ52の歯数とは僅かに異なる歯数としてあり、これにより、太陽ギヤ48aの回転数が大きな減速比で減速されて出力ギヤ53に伝達される。なお、これらの歯車機構(太陽ギヤ48a、遊星ギヤ49、リングギヤ55および出力ギヤ53)は、前述したステッピングモータ41の回転を減速する減速機構(不思議遊星歯車減速機構)54を構成するものである。
 連結部材28の上部には、筒状の軸受部材34を嵌挿し、連結部材28にかしめて固定してある。出力ギヤ53は、軸受部材34の上面に摺動可能に接触している。また、出力ギヤ53の底部中央には段付き円筒状の出力軸58の上部を圧入し、出力軸58の下部は軸受部材34の中心部上面部に形成した嵌挿穴34aに回転自在に挿入する。また、出力軸58の上部には、シャフト38の下端部を回転自在に嵌め込んである。
 軸受部材34の中心部下部には雌ねじ部34bを形成し、この雌ねじ部34bにねじ駆動部材35の外周面に形成した雄ねじ部35aが螺合している。これら軸受部材34(雌ねじ部34b)とねじ駆動部材35(雄ねじ部35a)は、前述したねじ送り機構36、すなわち、減速機構54を介してステッピングモータ41から供給される回転運動を上下方向への直線運動に変換してベローズ21(調節部材24の案内軸部26)に伝達する伝達機構を構成するものである。
 ここで、出力ギヤ53は上下方向の一定位置で上下動せずに回転運動しており、出力ギヤ53に連結された出力軸58の下端部に設けたスリット状の嵌合溝58aにねじ駆動部材35の上端部に設けた平ドライバ形状の板状部35bを挿入して出力ギヤ53の回転運動をねじ駆動部材35側に伝達する。ねじ駆動部材35に設けた板状部35bが出力軸58の嵌合溝58a内で上下方向に摺動することにより、出力ギヤ53(ロータ47)が回転すれば出力ギヤ53は上下方向に移動しないにも拘らず、ねじ駆動部材35は前記ねじ送り機構36によって上下方向に直線運動する。
 このねじ駆動部材35の直線運動は、ボール33と、案内軸部26の上面中央部に設けた嵌合穴26aに嵌め込まれたボール受座32とからなるボール状継手31を介して案内軸部26に伝達される。案内軸部26は(従って調節部材24も)、前記連結部材28の小径孔28bと上蓋底板部27dの底孔27eとに案内されて上下方向に移動する。
 ここで、本実施形態に係る調整弁11の動作について簡単に説明すると、流入路14に配管を介して接続される蒸発器内の冷媒圧力が弁体17を付勢する感圧ベローズ21の設定荷重より小さくなると、感圧ベローズ21の付勢力に押されて弁体17が弁座16に向け移動し、冷媒の流量が減少する。逆に、蒸発器内の冷媒圧力が弁体17を付勢する感圧ベローズ21の設定荷重より大きくなると、流入路14内(蒸発器内)の冷媒圧力に押されて弁体17が弁座16から離れる方向へ移動し、冷媒の流量が増加することとなる。
 本実施形態に係る調整弁11を空調システム等に組み込み、ストッパ部材29を使用して感圧ベローズ21の設定荷重を変更できるようにするには、例えば次のような処理を予め行っておく。
 まず、初期化操作を行う。具体的には、電動アクチュエータ40(ステッピングモータ41)を駆動して調節部材24を初期位置まで、すなわち、図3に示すようにストッパ部材29が連結部材収容穴27cの底面(上蓋底板部27dの上面)に当接することにより調節部材24が停止されるまで下方へ移動させる。
 次に、流入路14へ冷媒(空気等でも良い)を供給しながら電動アクチュエータ40を駆動して流入路14内の圧力が第1の圧力値(第1蒸発圧力)となるまで上記初期位置から調節部材24を上方へ移動させる。そしてその間、ステッピングモータの駆動パルス数をカウントし、そのカウント値(パルス数)を第1設定値として保存する。
 さらに再度、初期化操作を行った後(調節部材24を初期位置に戻した後)、同様に流入路14へ冷媒(又は空気等)を供給しながら電動アクチュエータ40を駆動し、流入路14内の圧力が上記第1の圧力値(第1蒸発圧力)とは異なる第2の圧力値(第2蒸発圧力)となるまで調節部材24を上方へ移動させる。そしてその間、ステッピングモータ41の駆動パルス数をカウントし、そのカウント値(パルス数)を第2設定値として保存する。
 そして、上記操作により得られた第1設定値と第2設定値を、本実施形態の調整弁11を使用するシステム(例えば、カーエアコンやルームエアコン等の空調システム、或いは冷凍冷蔵庫等の冷凍冷蔵システムなど)を制御する制御部に備えられた記憶装置に格納し、当該制御部により電動アクチュエータ40を駆動できるようにすれば、システムの運転状況等に応じて蒸発器内の冷媒圧力を第1蒸発圧力および第2蒸発圧力に設定することが可能となる。
 また同様にして、3以上の圧力値(蒸発圧力)、すなわち第3の圧力値(第3蒸発圧力)、第4の圧力値(第4蒸発圧力)、第5の圧力値(第5蒸発圧力)、…、となるパルス数を計測し、それぞれ第3設定値、第4設定値、第5設定値、…として保存しておけば、調整弁11の3以上の設定値に基く3以上の蒸発圧力に蒸発器の設定を切り替えられるようにすることが出来る。
 なお、上記各設定値(各蒸発圧力)は、システムの構成や運転条件等に応じた任意の値であって良い。本実施形態の調整弁11を空調システムに組み込んだ例を後に説明するが、上記第1設定値を例えば後述の標準設定値、第2設定値を例えば後述の高温側設定値、第3設定値を例えば後述の低温側設定値とそれぞれすることが出来る。
 また、上記各設定値は、本実施形態の調整弁11をカーエアコンで使用する場合には、LIN(Local Interconnect Network)基板に搭載され或いは別に備えられた記憶装置(ROM(Read Only Memor)やRAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリ等)に格納しておくことが可能である。また、ルームエアコンで使用する場合には、ルームエアコンの制御基板に搭載され或いは別に備えられた同様の記憶装置に格納しておくことが出来る。
 図4は、本実施形態に係る蒸発圧力調整弁11を備えたビル空調システム61を示すものである。同図に示すようにこの空調システム61は、冷凍サイクルを構成する各装置、すなわち、冷媒を圧縮する圧縮機62と、屋外に設置した室外熱交換器63と、第1の居室内に設置した第1室内熱交換器64と、第2の居室内に設置した第2室内熱交換器65と、第1室内熱交換器64の入口側配管(室外熱交換器63と第1室内熱交換器64との間)に接続した第1膨張弁66と、第2室内熱交換器65の入口側配管(室外熱交換器63と第2室内熱交換器65との間)に接続した第2膨張弁67と、第1室内熱交換器64の出口側配管(第1室内熱交換器64と圧縮機62との間)に接続した第1圧力調整弁68と、第2室内熱交換器65の出口側配管(第2室内熱交換器65と圧縮機62との間)に接続した第2圧力調整弁69とを備えている。第1圧力調整弁68と第2圧力調整弁69は、共に本実施形態に係る前記圧力調整弁11からなる。
 また当該システム61は、各圧力調整弁68,69の設定(感圧ベローズ21の付勢力)を制御する制御部71と、前記設定値を格納した設定記憶部(記憶装置)72と、パルス発信器を含んで前記電動アクチュエータ40(ステッピングモータ41)を駆動するモータ駆動回路73,74をさらに備えている。なお、制御部71と設定記憶部72は、空調システム61の制御基板70上に搭載されている。
 また、設定記憶部72には、3つ(3種類)の設定値、つまり標準的な設定値(これを「標準値」と称し、当該標準値による設定を「標準設定」と称する)と、標準設定より高温側(蒸発器内の冷媒圧力を高くするために感圧ベローズ21の付勢力を強くする、つまり標準設定より調節部材24を下方に位置せしめる)にシフトさせるための高温側設定値(当該設定値による設定を「高温側設定」と称する)と、逆に、標準設定より低温側(蒸発器内の冷媒圧力を低くするために感圧ベローズの付勢力を弱くする、つまり標準設定より調節部材を上方に位置せしめる)にシフトさせるための低温側設定値(当該設定値による設定を「低温側設定」と称する)とを記憶させてある。
 図4は、冷房運転を行っている状態を示しており、圧縮機62から吐出された冷媒は、室外熱交換器63、第1膨張弁66、第1室内熱交換器64および第1圧力調整弁68を順に経由して圧縮機62に戻る経路と、室外熱交換器63、第2膨張弁67、第2室内熱交換器65および第2圧力調整弁69を順に経由して圧縮機62に戻る経路とを流れ、室外熱交換器63が凝縮器として機能し、第1室内熱交換器64および第2室内熱交換器65が共に蒸発器として機能する。また、第1室内熱交換器64の出口側配管に接続された第1圧力調整弁68、ならびに、第2室内熱交換器65の出口側配管に接続された第2圧力調整弁69は、共に標準設定になっているものとする。
 このようなシステムで冷房運転中に、各居室(各室内熱交換器64,65)の冷房負荷が大きく異なるように変わった場合、例えば、第1居室の在室者が大幅に増えて第1室内熱交換器64の冷房負荷が大きくなる一方、第2居室の在室者が大幅に減って第2室内熱交換器65の冷房負荷が小さくなった場合を想定すると、図4のシステム61では、第2圧力調整弁69の設定を高温側設定にする一方、第1圧力調整弁68の設定を低温側設定に変更すれば、第2室内熱交換器65での着霜をより確実に防ぐことが出来るとともに、冷房負荷の大きな第1居室で冷房能力が不足する事態が発生することを回避ないし抑制することが出来る。
 具体的には、制御部71が、モータ駆動回路74を介してステッピングモータ41を駆動することにより第2圧力調整弁69を初期化した後(調節部材24を前記初期位置に移動させる)、設定値記憶部72から高温側設定値を読み出し、モータ駆動回路74を介して第2圧力調整弁69に対して高温側設定値に相当する駆動パルスを送ってステッピングモータ41を駆動する。これにより、調節部材24が初期位置から高温側設定の位置まで移動し、第2圧力調整弁69が高温側設定となる。また同様に制御部71が、モータ駆動回路73を介してステッピングモータ41を駆動することにより第1圧力調整弁68を初期化した後、設定値記憶部72から低温側設定値を読み出し、モータ駆動回路73を介して第1圧力調整弁68に対して低温側設定値に相当する駆動パルスを送ってステッピングモータ41を駆動する。これにより、調節部材24が初期位置から低温側設定の位置まで移動し、第1圧力調整弁68が低温側設定となる。
 なお、このような制御部71による設定変更は、自動的に、つまりセンサ(例えば居室内の気温を検出する温度センサや在室人数を検出する人感センサ等/図示せず)からの検出信号に基いて制御部71が自動的に実行するようにしても良いし、手動操作で、つまり入力装置(例えば遠隔操作機器(所謂リモコン)等/図示せず)からの入力操作により実行されるようにしても良い。
 また、図4では室内熱交換器を2台しか図示していないが、さらに多くの(3台以上の)室内熱交換器を(膨張弁及び圧力調整弁も)備えていて良く、これらの室内熱交換器についても第1室内熱交換器(第1圧力調整弁)および第2室内熱交換器(第2圧力調整弁)と同様に制御部71により制御(設定変更)できるようにすることが可能である。
 また図12は、前記図4に示したような空調システムにおいて各居室を最適に空調制御するための処理フローの一例を示すものである。この例では、居室内の実際の温度(実温度)と設定温度との差(温度差)を一定の温度範囲に抑えるために、前記標準値(標準設定値)、高温側設定値および低温側設定値に加えて、上限閾値(温度差の上限値)と下限閾値(温度差の下限値)を予め設定値記憶部に格納するとともに、制御部が各居室の設定温度と実温度を(例えば屋内通信回線を介して)取得できるようにしておく。
 制御部による処理としては、まず(例えば空調システムの電源投入時に)制御部は、標準設定値を設定値記憶部から読み出して各居室の調整弁を標準設定にする(ステップS101)。次に、制御部は、各居室の設定温度を取得するとともに(ステップS102)、各居室の実温度を取得する(ステップS103)。
 そして制御部は、実温度と設定温度との差(温度差)と上限閾値とを各居室についてそれぞれ比較して、当該温度差が上限閾値より大きい場合には、その居室(温度差が上限閾値より大きくなっている居室)の調整弁を低温側設定に変更する(ステップS106)。例えば、上限閾値が「3℃」、下限閾値が「-3℃」としてある場合に、設定温度が「22℃」で実温度が「26℃」であれば、温度差(+4℃)が上限閾値(3℃)より大きいから、低温側設定への変更が制御部によって行われることとなる。
 一方、当該温度差が上限閾値を超えていない(当該温度差が上限閾値を超えている居室が無い)場合、並びに、上記低温側への設定変更(ステップS106)が終了した後には、当該温度差と下限閾値とを各居室についてそれぞれ比較する(ステップS105)。そして、当該温度差が下限閾値より小さい場合には、その居室(温度差が下限閾値より小さくなっている居室)の調整弁を高温側設定に変更する(ステップS107)。例えば、上限閾値が「3℃」、下限閾値が「-3℃」としてある場合に、設定温度が「25℃」で実温度が「20℃」であれば、温度差(-5℃)が下限閾値(-3℃)より小さいから、高温側設定への変更が制御部によって行われることになる。
 他方、当該温度差が下限閾値より小さくなっていない(当該温度差が下限閾値より小さくなっている居室が無い)場合、並びに、上記高温側への設定変更(ステップS107)が終了した後には、各居室の設定温度を取得するステップS102に戻る。
 制御部は、上記のような処理(ステップS102~S107)を一定の時間間隔(例えば5分毎や10分毎など)で繰り返す。これにより、各居室の実際の室温が設定温度からの一定の誤差範囲内(上限閾値と下限閾値との間)に納まった良好な空調制御を実現することが出来る。
 なお、上記例では高温側と低温側にそれぞれ1つずつの閾値と設定値を備えることで、高温側と低温側にそれぞれ1段階ずつの付勢力調整を行うようにしたが、高温側と低温側それぞれに複数の閾値と設定値を設定しておくことにより多段階的に感圧ベローズの付勢力を変更して、よりきめ細かい制御を行えるようにすることも可能である。
 さらに、温度ではなく、人感センサを使用して居室人数に応じて、つまり温度差に代え、例えば人数差(実際の在室人数と予め決められた当該居室の定員数との差)によって感圧ベローズの付勢力の設定変更を行うようにすることも可能である。
 図5は、本実施形態に係る蒸発圧力調整弁を備えたカーエアコンシステム81を示すもので、ヒートポンプサイクルを構成する各装置、すなわち、圧縮機62と、車室内に設置した第1車室内熱交換器82と、車室内に設置した第2車室内熱交換器83と、車室外に設置した車室外熱交換器84と、第2車室内熱交換器83の入口側配管(第1車室内熱交換器82と第2車室内熱交換器83との間)に接続した第1膨張弁66と、車室外熱交換器84の入口側配管(第1車室内熱交換器82と車室外熱交換器84との間)に接続した第2膨張弁67と、第2車室内熱交換器83の出口側配管(第2車室内熱交換器83と圧縮機62との間)に接続した第1圧力調整弁68と、車室外熱交換器84の出口側配管(車室外熱交換器84と圧縮機62との間)に接続した第2圧力調整弁69とを備えている。
 また、第1圧力調整弁68と第2圧力調整弁69が共に本実施形態に係る圧力調整弁11からなること、また当該システム81が、各圧力調整弁68,69の設定を制御する制御部71と、設定値を格納した設定記憶部72と、パルス発信器を含んで電動アクチュエータ40(ステッピングモータ41)を駆動するモータ駆動回路73,74を備えている点は、前記図4に示したビル空調システム61と同様である。なお、制御部71と設定記憶部72は、本実施形態ではLIN(Local Interconnect Network)基板85上に搭載されている。さらに本システム81でも、標準値と高温側設定値と低温側設定値とを設定記憶部に予め格納してあり、第1圧力調整弁68および第2圧力調整弁69は共に当初、標準設定になっているものとする。
 また、圧縮機62から吐出された冷媒は、第1車室内熱交換器82、第1膨張弁66、第2車室内熱交換器83および第1圧力調整弁68を順に経由して圧縮機62に戻る経路と、第1車室内熱交換器82、第2膨張弁67、車室外熱交換器84および第2圧力調整弁69を順に経由して圧縮機62に戻る経路とを流れ、第1車室内熱交換器82が凝縮器として機能し、第2車室内熱交換器83および車室外熱交換器84が共に蒸発器として機能する。また、蒸発器として機能する第2車室内熱交換器83は、第1車室内熱交換器82で熱交換されて温められた温風の送風経路に配置されることにより除湿機能を発揮するものである。
 このようなシステム81において、例えば冬期の降雨時や降雪時に暖房と同時に車両窓の曇りを取るために暖房除湿運転を行うことを想定すると、図5のシステム81では、第1圧力調整弁68の設定を低温側設定に変更すれば、第2車室内熱交換器83がより低温となり除湿機能を高めることが出来る。また、第2圧力調整弁の設定を高温側設定に変更すれば、車室外に設置され外気に曝されて着霜しやすい車室外熱交換器84の着霜をより確実に防ぐことが可能となる。
 具体的には、制御部71が、モータ駆動回路73を介してステッピングモータ41を駆動することにより第1圧力調整弁を初期化した後(調節部材24を初期位置に移動させる)、設定値記憶部72から低温側設定値を読み出し、モータ駆動回路73を介して第1圧力調整弁68に対して低温側設定値に相当する駆動パルスを送ってステッピングモータ41を駆動する。これにより、調節部材24が初期位置から低温側設定の位置まで移動し、第1圧力調整弁68が低温側設定となる。また、制御部71が、モータ駆動回路74を介してステッピングモータ41を駆動することにより第2圧力調整弁を初期化した後、設定値記憶部72から高温側設定値を読み出し、モータ駆動回路74を介して第2圧力調整弁69に対して高温側設定値に相当する駆動パルスを送ってステッピングモータ41を駆動する。これにより、調節部材24が初期位置から高温側設定の位置まで移動し、第2圧力調整弁69が高温側設定となる。
 〔第2実施形態〕
 図6から図8を参照して本発明の第2の実施形態に係る圧力調整弁について説明する。図6から図8に示すように本実施形態の調整弁91は、前記第1実施形態の調整弁11と同様の弁本体12、弁体17および感圧ベローズ21を備え、弁室13、弁座16、流入路14および流出路15を有するものであるが、調節部材24を変位させるアクチュエータとして電動アクチュエータに代え、電磁アクチュエータ92を使用する。以下、第1実施形態の調整弁11と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略し、相違点を中心に述べる。
 電磁アクチュエータ92は、ソレノイド93と、プランジャ(可動鉄心)97と、プランジャ97と調節部材24とを繋いでプランジャ97の上下動をボール継手31(ボール33とボール受座32)を介して調節部材24に伝達する推力伝達部材98とを有する。ソレノイド97は、励磁コイル96と、プランジャ97を引き付ける吸引子(固定鉄心)95とを有する。励磁コイル96は、中心に筒状部を有するボビン94を有し、ボビン94の筒状部内に、吸引子95の上部(吸引子本体部95a)とプランジャ97をスリーブ99に収容された状態で配置する。
 吸引子95は、プランジャ97を引き付ける円柱状の吸引子本体部95aと、弁室13の上部を閉塞する円盤状の上蓋部95bとからなり、これら吸引子本体部95aと上蓋部95bを一体に形成してある。上蓋部95bは、前記第1実施形態の上蓋27と同様に弁本体12の上面開口12aにねじ込むことにより弁本体12に固定され、これにより弁室13の上部が閉塞される。
 また、吸引子95の中心部には、上下方向に延びる貫通孔95cを形成し、貫通孔95cの上部には推力伝達部材98を上下方向に摺動可能に嵌挿し、貫通孔95cの下部には調節部材24の案内軸部26を上下方向に摺動可能に嵌挿する。さらに、推力伝達部材98と案内軸部26との間には、ボール33とボール受座32からなるボール継手31を介在させ、プランジャ97の下降による推力伝達部材98の下方への推力が案内軸部26に伝達されるとともに、感圧ベローズ21の上方への弾発力(弁体17への付勢力の反力)ならびに弁体17の上方への移動に伴う案内軸部26の上方への力が推力伝達部材98に伝達されるようにしてある。
 なお、本実施形態の調整弁91は、第1実施形態と同様の調節部材24をベローズ21の上面部に備えているが、案内軸部26にストッパ部材を備えていない。
 励磁コイル96に通電されていない状態では、図6に示すように感圧ベローズ21の弾発力によって、弁体17が弁座16に押し付けられるとともに調節部材24(フランジ部25)が上蓋部95bの下面に押し付けられ且つプランジャ97がスリーブ99の天板部下面に押し付けられた状態(プランジャ97の当該位置を「上限位置」と言う)となっている。
 一方、励磁コイル96に通電すると、図7に示すように感圧ベローズ21の弾発力に抗して吸引子95がプランジャ97を吸着し、推力伝達部材98とボール継手31を介して調節部材24が下方へ押し下げられる。なお、図7に示すプランジャの位置を「下限位置」と称する。
 ここで、プランジャ97の停止位置、すなわち調節部材24の上下方向の位置は、感圧ベローズ21の上方への弾発力(弁体17への付勢力の反力)と、ソレノイド93(吸引子95)の吸引力(ソレノイド93に供給する駆動電流の大きさ)との均衡によって決まる。つまり、吸引子95の吸引力(磁力の強さ)が十分に大きければ、図7に示すように吸引子に衝突する下限位置までプランジャ97が下降するが、励磁コイル96へ供給する駆動電流を調節して吸引子95の吸引力を弱くすれば、図6に示した上限位置と図7に示した下限位置との間の任意の中間位置でプランジャ97(調節部材24)を停止させることが可能となる(図8参照)。
 したがって、第1実施形態と同様に、流入路14内の圧力が第1の圧力値(第1蒸発圧力)となる駆動電流の大きさを測定して第1設定値とするとともに、流入路14内の圧力が第2の圧力値(第2蒸発圧力)となる駆動電流の大きさを測定して第2設定値とし、これら第1設定および第2設定値をシステム(空調システム等)の設定値記憶部に格納し、制御部が使用できるようにしておけば、当該各設定値に基いて制御部が励磁コイル96に供給する電流の大きさを変更することにより、圧力調整弁91の設定変更を行うことが可能となる。
 なお、上記設定値は2つに限られず、3以上の設定値(第3設定値、第4設定値、…)に基いた設定変更を行うようにすることが出来ることは第1実施形態と同様である。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で種々の変更を行うことができることは当業者に明らかである。
 例えば、第1実施形態ではストッパ部材29を連結部材収容穴27cの底面(上蓋底板部27dの上面)に当接させることにより初期化を行ったが、当該操作は調節部材24を機械的に停止させることが出来ればその目的を達成できるから、ストッパ部材29を当接させる場所は調整弁内の他の場所(他の部材や部分)であっても良い。
 11,91 蒸発圧力調整弁
 12 弁本体
 12a 上面開口
 13 弁室
 14 流入路
 15 流出路
 16 弁座
 17 弁体
 18 連結板
 21 感圧ベローズ
 22 ベローズ本体
 23 圧縮コイルばね
 24 調節部材
 25 フランジ部
 26 案内軸部
 26a 嵌合穴
 27 上蓋
 27a 上蓋本体
 27b フランジ部
 27c 連結部材収容穴
 27d 上蓋底板部
 27e 底孔
 28 アクチュエータ連結部材
 28a 大径孔
 28b 小径孔
 29 ストッパ部材
 31 ボール状継手
 32 ボール受座
 33 ボール
 34 軸受部材
 34a 嵌挿穴
 34b 雌ねじ部
 35 ねじ駆動部材
 35a 雄ねじ部
 35b 板状部
 36 ねじ送り機構
 37 円筒部材
 38 シャフト
 39 支持部材
 40 電動アクチュエータ
 41 ステッピングモータ
 42 ステータ
 43 ヨーク
 44 ボビン
 45 コイル
 46 樹脂モールドカバー
 47 ロータ
 47a ロータ部材
 48 太陽ギヤ部材
 48a 太陽ギヤ
 49 遊星ギヤ
 50 シャフト
 51 キャリア
 52 内歯ギヤ
 53 出力ギヤ
 54 減速機構(不思議遊星歯車減速機構)
 55 リングギヤ(内歯固定ギヤ)
 56 キャン
 57 ベースプレート
 58 出力軸
 58a 嵌合溝
 61 ビル空調システム
 62 圧縮機
 63 室外熱交換器
 64 第1室内熱交換器
 65 第2室内熱交換器
 66 第1膨張弁
 67 第2膨張弁
 68 第1圧力調整弁
 69 第2圧力調整弁
 70 制御基板
 71 制御部
 72 設定記憶部(記憶装置)
 73,74 モータ駆動回路
 81 カーエアコンシステム
 82 第1車室内熱交換器
 83 第2車室内熱交換器
 84 車室外熱交換器
 85 LIN基板
 92 電磁アクチュエータ
 93 ソレノイド
 94 ボビン
 95 吸引子
 95a 吸引子本体部
 95b 上蓋部
 95c 貫通孔
 96 励磁コイル
 97 プランジャ(可動鉄心)
 98 推力伝達部材
 99 スリーブ
 S ストッパ配置空間

Claims (8)

  1.  冷媒を導入する流入路と前記冷媒を排出する流出路とに連通する弁室を有する弁本体と、
     前記弁室内に形成した弁座に着座した閉弁状態と前記弁座から離間した開弁状態との間で前記弁座に対して進退動することにより前記冷媒の流量を変更する弁体と、
     前記弁体を前記弁座に向けて付勢するとともに前記流入路から流入する冷媒から前記弁体が受ける圧力に従って伸縮することにより前記弁体の進退動を許容する感圧部材と、
     前記感圧部材の前記弁体に対する付勢力を調節する調節手段と
     を備えた圧力調整弁であって、
     前記調節手段を駆動するアクチュエータを備えた
     ことを特徴とする圧力調整弁。
  2.  前記感圧部材の両端部のうち前記弁体から遠い側の端部を基端部と称するときに、
     前記調節手段は、前記感圧部材の基端部に備えられた調節部材を含み、
     前記アクチュエータは、当該調節部材を前記感圧部材の伸縮方向に移動させることにより前記付勢力を変更する
     請求項1に記載の圧力調整弁。
  3.  前記アクチュエータは、電動機である
     請求項1または2に記載の圧力調整弁。
  4.  前記電動機は、ステッピングモータである
     請求項3に記載の圧力調整弁。
  5.  前記調節手段は、前記アクチュエータによる前記調節部材の移動を停止させ、前記付勢力を設定するときに起点とすることが可能なストッパ部材を備えている
     請求項2から4のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
  6.  前記感圧部材の両端部のうち前記弁体から遠い側の端部を基端部と称するときに、
     前記調節手段は、前記感圧部材の基端部に備えられた調節部材を含み、
     前記アクチュエータは、当該調節部材を前記弁体に近づける方向に引き付ける吸引力を発生可能な電磁アクチュエータであり、
     前記吸引力を変えることにより前記付勢力を変更可能とした
     請求項1に記載の圧力調整弁。
  7.  前記アクチュエータを制御する制御装置をさらに備え、
     当該制御装置は、
     前記付勢力に関する2以上の設定値を記憶する記憶部と、
     前記アクチュエータを介して前記調節手段を駆動する制御部と
     を備え、
     前記制御部は、前記記憶部に予め格納された前記設定値に基いて前記アクチュエータを介して前記調節手段を駆動し、前記感圧部材の付勢力を変更する
     請求項1から6のいずれか一項に記載の圧力調整弁。
  8.  前記感圧部材の両端部のうち前記弁体から遠い側の端部を基端部と称するときに、
     前記調節手段は、前記感圧部材の基端部に備えられた調節部材を含み、
     前記2以上の設定値は、互いに異なる、前記感圧部材の伸縮方向についての前記調節部材の位置に関する情報であり、
     前記制御部は、前記アクチュエータを介して前記調節部材を前記感圧部材の伸縮方向に移動させることにより前記付勢力を変更する
     請求項7に記載の圧力調整弁。
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