JPH0157273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体の圧力変化に応動して変位するベ
ローズ等の圧力応動素子（以下ベローズと称す）
の変位に応じて弁装置を開閉する流体制御弁の改
良に関する。

この種の流体制御弁としては本出願人が既に特
願昭56−187640号「冷凍装置用流体制御弁」にて
出願しており、ロータリーコンプレツサ等の高圧
容器型圧縮機（以下単にロータリーコンプレツサ
と称す）でサクシヨンバルブを有していないもの
を使用した冷凍装置はその運転停止時にエバポレ
ータに流入するスーパーヒートガスをカツトする
ものである。これはサクシヨンラインに逆止弁を
設けロータリーコンプレツサとこの逆止弁間の圧
力変化に応動して弁装置を開閉するもので、第５
図に示すように、コンデンサ（図示せず）出口に
介在接続する流体制御弁１００は入口管１０１と
出口管１０２の間に弁装置１０３を有し、この弁
装置１０３の弁座１０４を形成したケーシング１
０５内にベローズ１０６を半田付にて気密保持
し、このベローズ１０６を図中上方に付勢するコ
イルバネ１０７とこのコイルバネ１０７の他端を
支持するガイド板１０８を備えている。弁装置１
０３はケーシング１０５に形成したガイド１０５
ａ内を摺動し、ベローズ１０６内に一部収納され
たプランジヤ１０９の先端に設けたボール弁１０
９ａと弁座１０４とで構成されている。またベロ
ーズ１０６の下面中央に形成した凹部１０６ａ内
には、プランジヤ１０９の他端の凸部１０９ｂを
収納し、サイジング加工にて若干の隙が形成する
よう挾着保持されている。更に、ガイド板１０８
は外周のネジ部１０８ａをケーシング１０５のネ
ジに螺合し、コイルバネ１０７の付勢力を調整し
た後、半田付等により固定している。又、このガ
イド板１０８の中央上面にはベローズ１０６の過
度の動きを規制するストツプ部１０８ｂを形成し
ている。この流体制御弁１００のベローズ１０６
外部にはロータリーコンプレツサとサクシヨンラ
インの逆止弁間の圧力が導入されている。つま
り、運転中ベローズ１０６内部は高圧に、外部は
低圧になり、この圧力差にてベローズ１０６は下
方へ変位せしめられ、弁装置１０３は開路する。
逆に停止中は逆止弁までのサクシヨンラインはロ
ータリーコンプレツサからの高圧ガスの逆流によ
りその圧力は急上昇し、高圧圧力と略同一とな
る。このときベローズ１０６はコイルバネ１０７
の付勢力により上方へ変位せしめられ弁装置１０
３を閉路し、運転中は正常冷却状態に、停止中は
スーパーヒートガスがエバポレータに流入しない
よう高低圧回路を分離するものである。

このときベローズ１０６とプランジヤ１０９と
は挾着保持しているため、ベローズ１０６の下面
が傾斜してもプランジヤ１０９は摺動軸と平行に
保持可能としている。しかし、周知のようにベロ
ーズ１０６、コイルバネ１０７等のバネ性部材と
いうものは圧縮時には特に座屈を生じやすく、こ
の種の流体制御弁１００に応用した場合には第５
図に示すような座屈による偏心を生じる。この偏
心によりプランジヤ１０９はベローズ１０６に挾
着保持された下部凸部１０９ｂは側方に変位せし
められ（図中下方の矢印）、プランジヤ１０９は
略中央でガイド１０５ａ下端に当接しこの点を支
点とする、てこの原理によりプランジヤ１０９先
端の弁体１０９ａは前記の偏心方向と逆方向に付
勢変位せしめられる（図中上方の矢印）。この時、
弁体１０９ａと弁座１０４は付勢変位部にて接す
るのみとなり、結局、弁装置１０３としては第５
図のように閉弁不可能な状態にならざるを得ず、
ベローズ１０６内外の差圧が０となるも流体制御
弁１００としては弁装置１０３を閉路できず、ス
ーパーヒートガスのカツトが不可能となる。これ
を防止するには、ガイド１０５ａとプランジヤ１
０９の摺動精度を極端に向上し、プランジヤ１０
９の傾きを規制することが考えられるが、逆にこ
の方式は加工・組立工数の増加という欠点を有し
ていた。

上記欠点に鑑み、本発明はプランジヤ下面を軸
と直角な平面に形成し、ボール部材を軸と直角方
向に若干移動可能に収納し、このボール部材に当
接する平面を有するスペーサをベローズに収納
し、プランジヤをボール弁に付勢するスプリング
を備えることにより上記欠点を解決するものであ
る。

以下に本発明の一実施例を添付図面を参考にし
て説明する。

１は流体制御弁で、上部ケーシング２、下部ケ
ーシング３にて外殻を構成し、各々高圧入口管
４、高圧出口管５、低圧入口管６、低圧出口管７
を気密に配管している。略円筒状の上部ケーシン
グ２の内部には上部に高圧弁装置８、下部ケーシ
ング３に低圧弁装置９を設け、ベローズ１０で気
密に分割している。高圧弁装置８について説明す
る。１１は弁座、１２はプランジヤ、１３はプラ
ンジヤ１２先端に取付けたボール弁、１４は上部
ケーシング２に形成したガイド、１５はスプリン
グである。１６はボール部材、１７はスペーサ、
１８はコイルバネ、１９はガイド板、２０はプラ
ンジヤ２の下端にわずかに法線方向に摺動自在に
配置したリングである。上記スプリング１５の上
端１５ａはガイド１４の下端に圧入保持され、下
端１５ｂはリング２０の上面の凹部２０ａに同じ
く圧入保持され、このスプリング１５によりプラ
ンジヤ１２を図中下方に付勢している。一方、ベ
ローズ１０の下面中央には凹部１０ａが形成さ
れ、スペーサ１７を収納保持している。スペーサ
１７の上面には凹部１７ａが形成され、この凹部
１７ａの底部１７ｂは平面に形成され、ボール部
材１６に当接せしめられている。この凹部１７ａ
の外周１７ｃはボール部材１６との間に若干の間
隙が形成されるよう形成されており、ボール部材
１６はこの凹部１７ａ内を僅かに移動可能として
いるものである。プランジヤ１２の下面１２ａは
軸と直角で、かつ、スムースな平面を形成し、ボ
ール部材１６の上面に当接せしめられている。つ
まり、ベローズ１０とプランジヤ１２とは回動自
在なボール部材１６を介して付勢支持されるもの
であるため、ベローズ１０の軸方向（図中上下方
向）のみの付勢力がプランジヤ１２に伝達され
る。また前述したリング２０は外周プランジヤ１
２の下端段差１２ｂの外周より若干小さく形成
し、中央の孔部２０ｂはプランジヤ１２の軸径よ
り若干大きく形成している。つまり、リング２０
は段差１２ｂの上面を偏心移動可能に係支し、リ
ング２０が偏心した状態にても段差１２ｂ外周よ
りリング２０外周が突出しない寸法となつてい
る。ガイド板１９の中央ネジ部１９ａにはベロー
ズ１０の過度の動きを規制し、破損を防止するス
トツプ材２１が螺合保持され、ナツト２２で固定
している。また、ガイド板１９の外周ネジ部１９
ｂは上部ケーシング２の内部に形成したネジ部２
ａに螺合保持され、このネジ１９ｂ，２ａの調整
によりコイルバネ１８のベローズ１０への付勢力
を調整している。ガイド板１９の螺合位置の調整
によりコイルバネ１８の付勢力を調整した後、上
部ケーシング２の外部よりガイド板１９の螺合部
に複数のデインプル２ｂ，２ｂを施し、調整した
ガイド板１９が動かないよう確実に固着してい
る。またベローズ１０は寿命を保障するためには
その変位量を規定値以下に規制する必要があるた
め、高圧弁装置８が閉路している状態のベローズ
１０の下面凹部１０ａ先端とストツプ材２１の上
端のクリアランスが規定値となるようネジ部を螺
合調整し、調整後ナツト２２により固着してい
る。また、このストツプ材２１の調整に於いては
下端に形成したスリワリ部２１ａにドライバ等を
挿入して回転調整可能としている。

次に低圧弁装置９について説明する。２３はリ
ーフ弁、２４は弁座、２５はストツパであり、リ
ーフ弁２３の外周には冷媒流路２３ａ，２３ａ…
が形成され、弁座２４とストツパ２５との間を浮
上摺動するものである。

さらに冷凍装置の構成はロータリーコンプレツ
サ２６、コンデンサ２７、キヤピラリチユープ２
８、エバポレータ２９、サクシヨンライン３０よ
りなり、ロータリーコンプレツサ２７は内部に逆
止弁機構を有しておらず、運転を停止すると高温
高圧ガスを機械部を逆流してサクシヨンライン３
０へと流れるものである。この冷凍装置のコンデ
ンサ２７出口に流体制御弁１の高圧入口管４を、
キヤピラリチユーブ２８入口に高圧出口管５を、
また、サクシヨンライン３０のエバポレータ２９
側に低圧入口管６を、ロータリーコンプレツサ２
６側に低圧出口管７をそれぞれ介在接続して冷凍
装置を構成するものである。

次に上記構成による動作について説明する。

ロータリーコンプレツサ２６の運転中はベロー
ズ１０の内部は高圧、外部は低圧となりこの圧力
差によりベローズ１０は下方へ変位せしめられる
（第２図ａ）。この変位により高圧弁装置８は開路
し、正常な冷媒循環が生じ、低圧弁装置９も開路
している。このとき、下方へ変位したベローズ１
０の下面凹部１０ａはストツプ材２１の上面に当
接せしめられ、ベローズ１０の過度な伸びを防止
している。また、このときのベローズ１０の変位
量はベローズ１０の寿命を保障できる変位量以下
に規制されている。

次にロータリーコンプレツサ２６の停止中につ
いて説明する。先ず、ロータリーコンプレツサ２
６が停止すると機械部内を逆流して低圧弁装置９
内へ高圧ガスが流入する。このときすでにリーフ
弁２３は自重で落下し、弁装置９を閉路している
ため流体制御弁１のベローズ１０外部圧力は急上
昇し、ベローズ１０内と近似した圧力となり、コ
イルバネ１８の付勢力によりベローズ１０は上方
へ変位せしめられ、プランジヤ１２と一体に摺動
するボール弁１３にて高圧弁装置は閉路される。
上記のようにベローズ１０、コイルバネ１８はロ
ータリーコンプレツサ２６の発停にて伸縮する
が、これらのバネ性部材というものは第２図ｂに
示すように座屈変位するものが一般的であり、特
に精密な部材を使用する以外は第２図ｂのように
ベローズ１０、コイルバネ１８等は座屈により偏
心し、ベローズ１０の下面凹部１０ａと上部ケー
シング２の中央とが一致しないことがほとんどで
ある。しかし、このような偏心を生じる動作にお
いてもスペーサ１７はベローズ１０と一体に偏心
移動するが、スペーサ１７の凹部１７ａの底部平
面１７ｂとボール部材１６、及びプランジヤ１２
の下端平面１２ａとボール部材１６とはそれぞれ
点で接触しているため、スペーサ１７が軸芯方向
に対し側方へ変位するとこのボール部材１６は回
転移動し、プランジヤ１２はそのままの位置でベ
ローズ１０及びスペーサ１７はスムースに偏心移
動する。このとき、プランジヤ１２の下端平面１
２ａは軸芯と直角に形成し、ボール部材と一点で
当接しているため、ベローズ１０、コイルバネ１
８で付勢するプランジヤ１２への付勢力は常にプ
ランジヤ１２の軸芯方向にのみ付勢される（第２
図ｂ矢印Ｆ）ため、プランジヤ１２とガイド１４
とが擦れることはなくスムースに摺動する。

又、スプリング１５も当然バネ性部材であるた
め、前記のコイルバネ１８等と同様に座屈偏心が
生じる。つまり、第３図のように、スプリング１
５の上端１５ａはガイド１４の下端に圧入保持さ
れているためスプリング１５の下端１５ｂの中心
は偏心し、この下端に圧入保持されているリング
２０も偏心する。しかし、このリング２０の孔部
２０ｂはプランジヤ１２の軸径より大に形成さ
れ、リング２０下面はプランジヤ１２の下端段差
１２ｂに移動可能に係合されているため、リング
２０は偏心するがプランジヤ１２は偏心せしめら
れることはなく、常にガイド１４の中央を摺動す
るものである。

また、このスプリング１５は上端１５ａをガイ
ド１４下端に圧入保持され、かつ、下端１５ｂに
リング２０上面凹部２０ａを圧入保持しているた
め、第４図に示すように組立時にはベローズ１０
の下面凹部１０ａにスペーサ１７を固着保持し、
このスペーサ１７の凹部１７ａにボール部材１６
を収納し、プランジヤ１２をベローズ１０内に収
納したものを治具Ａに保持し、リング２０の孔部
２０ａにプランジヤ１２の先端を収納し、上部ケ
ーシング２に治具Ａを回転せしめ固定する。この
状態で天地を逆にし、治具Ａにあらかじめセツト
されたロー材Ｂを加熱してベローズ１０を上部ケ
ーシング２にロー付する。

以上の説明からも明らかなように本発明による
流体制御弁は流体の圧力変化に応動して変位する
圧力応動素子と、この圧力応動素子の変位により
摺動し、かつ摺動方向と直角な平面を有するプラ
ンジヤと、このプランジヤの移動により流路を開
閉する弁装置と、圧力応動素子に設け、かつ平面
を有するスペーサと、このスペーサの平面とプラ
ンジヤの平面にそれぞれ当接したボール部材と、
このボール部材をスペーサに当接せしめるよう付
勢するスプリングとを備えているから、ボール部
材の働きによりプランジヤの動きを正しく保ち弁
装置の開閉を確実にできる。

またボール部材はスペーサ上面の凹部内を僅か
に移動可能に収納しているものであるため、バネ
性部材であるベローズやコイルバネが精密なもの
でなく座屈偏心を生じるものであつてもプランジ
ヤは常に軸芯を摺動可能とし、正確な弁動作を可
能としている。つまり構成部材の精度の許容を広
くし、使用可能範囲を広くすることにより低コス
ト化が図れ、かつ信頼性も保障できるものであ
る。さらに、スプリングを本体のケーシングに圧
入保持しているため、組立においても容易に組立
られるよう配慮したものである。

また、リングを介してスプリングにてプランジ
ヤをベローズ方向に付勢するものであるため、ス
プリングが座屈偏心し、スプリング下端の中央が
プランジヤの摺動軸と一致していなくとも、リン
グによりこの偏心が吸収され、プランジヤは常に
摺動軸中央を摺動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体制御弁を使用した冷凍装
置の断面図、第２図はこの流体制御弁の動作時の
要部断面図でａが開路、ｂが閉路を示す。第３図
は第２図の主要部拡大断面図、第４図は組立時の
状況を示す断面図、第５図は従来例の要部拡大断
面図である。 １……流体制御弁、２，３……ケーシング、８
……（高圧）弁装置、１０……圧力応動素子（ベ
ローズ）、１２……プランジヤ、１２ａ……プラ
ンジヤ平面、１３……弁体（ボール弁）、１５…
…スプリング、１６……ボール部材、１７……ス
ペーサ、１７ａ……スペーサ凹部、１７ｂ……ス
ペーサの平面、１７ｃ……スペーサ凹部の外周。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体の圧力の変化に応動して変位する圧力応
   動素子と、この圧力応動素子の変位により摺動
   し、かつ摺動方向と直角な平面を有するプランジ
   ヤと、このプランジヤの移動により流路を開閉す
   る弁装置と、前記圧力応動素子に設け、平面を有
   するスペーサと、このスペーサの平面とプランジ
   ヤの平面にそれぞれ当接したボール部材と、この
   ボール部材を前記スペーサに当接せしめるよう付
   勢するスプリングとを備えた流体制御弁。 ２ 前記ボール部材と当接するスペーサの平面は
   スペーサに形成した凹部の底部に配設し、かつこ
   の凹部内周と前記ボール部材との間に若干の間隙
   が形成した特許請求の範囲第１項記載の流体制御
   弁。 ３ 前記スプリングは下端をプランジヤ下端部に
   係合保持すると共に、上端をケーシングに圧入保
   持した特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   流体制御弁。 ４ 前記スプリングは前記プランジヤの下端段差
   部にリングを介して保持され、このリングの中央
   孔部は前記プランジヤ軸径より若干大で、かつ段
   差部径より小に形成され、前記リングは前記段差
   部上を移動可能に当接している特許請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の流体制御弁。 ５ 前記リングと前記スプリングは圧入状態にて
   保持されている特許請求の範囲第４項記載の流体
   制御弁。