JPH0327263Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案は小形の電磁石を用い小さなストロークで
オリフイスを開閉し得ると共に、冷暖房の休止時
において弁部の漏れ量が少なく且つ等しくしたヒ
ートポンプ用冷媒の流量制御に好適な膨張弁に関
する。

従来この種膨張弁には実開昭59−196782号に示
すようなものがあつた。（第４図参照） このものはプランジヤ１に入力電流に応じた電
磁力が吸引作用し、その結果プランジヤ１はこの
吸引作用とコア２との間に介挿されたばね３の付
勢力とが平衡する位置迄移動し、これに伴なつて
スリーブ４内で動くスプール部５によつてスリツ
ト６が開閉制御されて流体（冷媒）の流量が所望
の量に制御される。

然し乍らこのような膨張弁にあつては強磁性体
からなるプランジヤ１には磁気的ヒステリシスが
生じる為、プランジヤの変位置は入力電圧の増加
時と減少時には大きく異なり、これを補正する為
の機器を付加する必要があり、装置が高価となる
という欠点があつた。

更にスリツト６は変位方向に細長い形状にしな
いと変位と電流が比例しなくなる。そしてこのス
リツトは家庭用ルームエアコンを例にとるとその
巾は１mm前後となり、このような加工をスリーブ
４に施すには例えば放電加工、レーザ加工等によ
らなければならず高価となる。

次にこの第４図に示した膨張弁の欠点を除去し
たものに特開昭59−137676号（第５図参照）があ
る。この場合は磁気的ヒステリシスの影響を無く
す為、例えば周期を一定にして所定時間だけ電磁
コイルにパルス信号を送りこの時間を変へること
により流量を変へて比例制御をしている。

然し乍らこのようなものにあつては、これをヒ
ートポンプ用の流量制御弁として使う時、冷媒の
流れ方向を流路１０からパイプ状の弁本体１１に
連なる流路１２に流れる場合を冷房とし、その逆
に流れる場合を暖房とすると、弁体１３がオリフ
イス１４を閉止している時弁体１３と弁本体１１
との間隙からもれる流体（冷媒）の量は冷房時と
暖房時とで著しく異なり、一実験例では冷房時の
もれ量は暖房時のもれ量の５〜10倍となつた。

即ち暖房時は作動が休止した時流路１２側から
冷媒の高圧が加わる為、弁体１３には圧力が均一
に加わり弁本体１１と弁体１２との間隙は小さい
が、冷房時には流路１０側から高圧が加わる為、
弁体１３は弁本体１１の内壁に押しつけられ、間
隙が大きくなり流路１０側の高圧冷媒は多量にも
れる。

更に説明すると、第６図において、冷房時の休
止時には流路１０側に高圧が加わる為弁体１３は
弁本体１１の図において右側の内壁に押しつけら
れ弁本体１１と弁体１３との間隙Δlは2Δlとなり
もれ量が多くなるものである。

又前述のように休止時のもれを少なくする為弁
体１２には第５図に示すようにl₁なるシール部分
が必要であり、これは通常１〜３mmで、このシー
ル部分の長い方がもれ量が少なくなる。

次にオリフイス１４について考へると、その径
はルームエアコン、カーエアコン或は10のパツ
ケージエアコンで0.5〜５mmである。従つてこの
場合冷媒の流量制御の為弁体１２はシール長l₁と
オリフイスの径を加へた長さだけオシレーシヨン
する必要があり、例えばシール長さ1.5mm、オリ
フイスの径３mmとすると弁体１２はON・OFFの
パルスにより4.5mmだけ上下に動かなければなら
ず、このストロークが大きくなると電磁力は大き
くなり、大きな容積の電磁石が必要となると共に
電力消費量が大きくなるという欠点を有してい
た。

本案は以上の問題点に鑑み考案されたもので、
本案によると、第１の流路、この第１の流路とオ
リフイスを介して連通する第２の流路を有するシ
リンダ形弁本体と、この弁本体に設けられた電磁
コイル、この電磁コイルの枠内に設けられた吸引
子、前記電磁コイルの作動により移動するプラン
ジヤよりなる電磁制御部と、前記吸引子とプラン
ジヤとの間に介挿された第１のばねと、前記弁本
体内を摺動し、一端が前記プランジヤに固定され
前記オリフイスを開閉するピストン状弁体と、こ
の弁体をプランジヤと共に前記吸引子側に押圧す
る第２のばねと、前記プランジヤと弁体とに共通
して開口する均圧孔とよりなるものにおいて、前
記オリフイスに連通し、オリフイスの径より大き
な巾を有し、且つピストンの径より大なる環状の
溝を弁本体の内周に設ける事により前記の問題点
を解決したものである。

このような膨張弁にあつては電磁コイルに印加
される入力パルス信号により発生する電磁力と両
ばねの釣合いから弁体は上下動し、溝を開閉す
る。そしてこの溝はオリフイスの径より大きな巾
で弁本体に対し環状に設けられ、且つオリフイス
と連通するから、弁体の僅かなストロークで溝、
即ちオリフイスを開閉し、更に冷房運転の休止時
にオリフイスを介して高圧の冷媒が弁体の側面に
作用しても弁体と弁本体との間隙は変らず冷媒の
もれは均一であると共に少なく、然も前記のよう
に弁体のストロークは僅かで良いから小形の電磁
石で冷媒の流量制御をなし得るものである。

又前記したパルス信号は例えば弁本体に設けた
溝の開＋閉時間即ち周期を一定にして開、閉の時
間比率を変へるようにすれば、弁体を上下動させ
て時間平均での溝の開度を変へることによりヒス
テリシスの影響が全くない状態で冷媒の流量を制
御し得るものである。

次に本案の一実施例を図面について説明する。
シリンダ形の弁本体２０には第１の流路２１とこ
の第１の流路と直交し、且つオリフイス２２及び
弁本体の中心孔２０ａを介して連通する第２の流
路２３を設けている。

弁本体２０の図において上方の電磁制御部Ａに
はパイプ２４を設け、このパイプ２４の外周に電
磁コイル２５を有する。２６は電磁コイルの枠で
２７は電磁コイルを包囲するハウジングである。
２８は磁性体からなる吸引子で小ねじ２９により
前記ハウジング２７の頂部裏面に固定されてい
る。３０はプランジヤで前記パイプ２４内で吸引
子２８に対向して設けられている。然して前記吸
引子２８とプランジヤ３０との間には第１のばね
３１を介挿している。

この電磁制御部Ａのプランジヤ３０の図におい
て下方にはピストン状の弁体３２の上端が適宜手
段により連結されて居り、この弁体はプランジヤ
３０の作動に応じて前記弁本体２０の中心孔２０
ａ内を摺動する。この弁体３２の下端と前記第２
の流路２３との間には第２のばね３３が介挿され
ている。

然してこの第２のばね３３は弁体３２をプラン
ジヤ３０側に押圧して動作させるもので、この付
勢力は前記第１のばね３１よりも十分に弱いもの
で良い。前記プランジヤ３０と弁体３２には一方
が吸引子２８側に、又他方が第２の流路２３側に
開口する均圧孔３４を設けている。

弁本体２０の中心孔２０ａには前記オリフイス
２２に連通する環状の溝３５を設けて居る。この
溝３５はオリフイス２２の径d₁よりも大きな巾L₂
を有すると共に弁本体２０の中心孔の直径d₂より
も大きな直径d₃を有している。

然して今前記溝３５の下面と弁体３２の下端迄
の距離をL₁、溝３５の上面と弁本体２０とパイ
プ２４が当接する個所迄の距離をL₃とすると、
これ等L₁，L₃は本案膨張弁の暖房（又は冷房）
使用の休止時に高圧冷媒が低圧側にもれるのを制
限するシール部となる。

そしてこの膨張弁の電磁コイル２５には例えば
第２図に示すような方式で電流を流す。即ち、周
期Ｔを一定にしてON時間t₁或はOFF時間t₂を変
へたもので、このようなパルス信号により弁体３
２を後述するように上下動させて、時間平均での
溝３５の開度を変へる事により冷媒流量を制御し
得るものである。即ち、第２図の上段に示すよう
にON時間t₁を短かくすれば流量は小となり、中
段に示すようにON時間t₁を中程度にすれば流量
は中程度となり、更に下段に示すようにON時間
t₁を長くとれば流量は大となる。

従つて弁体３２は溝３５と完全に開又は閉して
上下動するので第４図に示す従来の制御弁のよう
にスプール部５をスリツト６の中途の開度になる
よう制御する必要がない為、このような制御弁に
おいて問題としていたヒステリシスの影響は全く
ないものである。

このような膨張弁において本案は次のように作
用し、又効果を奏するものである。

即ち、電磁コイル２５に印加される入力パルス
信号により発生する電磁力とばね３１，３３の釣
り合いからプランジヤ３０、弁体３２は上下動し
弁本体２０に設けられた溝３５を開閉するように
作動する。

然して今前記のようにオリフイス２２の径を
d₁、弁本体２０の中心孔の内径をd₂、弁体３２の
下端が溝３５の下縁を超へて溝を開放する距離を
ΔLとすると、 π／４d² ₁＝πd₂ΔL なる式が成立し、この式を満足するΔLとシール
部L₁だけ弁体３２が上下動すれば良く、これに
より冷媒は所定量例えば第１の流路２１から第２
の流路２３側に流れるものである。

そして上記式は ΔL＝ｄ〓／4d₂ となり今d₂＝７mm、d₁＝３mmとすると ΔL＝3²／４×７＝0.3mm となり、シール部の長さを前記と同様1.5mmとす
れば弁体３２の上下動のストロークは1.8mmで良
く、従来のものの半分以下となる事が判る。

従つて本案によれば小さな電磁力、小さな電力
で同様の目的を達成し得るものである。

次に運転を停止した場合を考へると、冷媒の流
れ方向を点線矢印方向を冷房、実線矢印方向を暖
房とすれば、暖房時は第２の流路２３側から高圧
圧力が加わる為、弁体３２には圧力が均一に加わ
り弁本体２０と弁体３２との間隙は均一で小さ
い。即ち、冷媒のもれは少ない。又冷房時は第１
の流路２１側から高圧圧力が加わるが、この圧力
はオリフイス２２から溝３５を経て弁体３２の周
囲に加わる為第３図に示すように弁体３２は従来
のように弁本体に対して偏位することなく弁本体
２０の中心に位置し、両者間に形成される間隙Ｇ
は均一であり、従つて冷媒のもれも均一となり、
従来のものに比較して遥かに少なく、且つ暖房時
のもれと同一である。

このように本案によれば小さい電磁石（小電
力）で作動し然も冷暖房の休止時における弁部の
冷媒のもれ量が少なく、且つ等しくなるから制御
性の良い膨張弁を提供し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案膨張弁の概略の縦断面図、第２図
は本案膨張弁の電磁コイルに印加される入力パル
スの波形の一例、第３図は第１図の−線に沿
う断面図、第４図は従来の膨張弁の一例の概略の
縦断面図、第５図は同じく従来の膨張弁の他の例
の概略の縦断面図で、第６図は第５図において弁
の閉止時に弁体が弁本体側に押しつけられた状態
を示す拡大横断面図である。 ２０……弁本体、２１……第１の流路、２２…
…オリフイス、２３……第２の流路、２５……電
磁コイル、２８……吸引子、３０……プランジ
ヤ、３１……第１のばね、３２……弁体、３３…
…第２のばね、３４……均圧孔、３５……環状の
溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１の流路、この第１の流路とオリフイスを介
   して連通する第２の流路を有するシリンダ形弁本
   体と、この弁本体に設けられた電磁コイル、この
   電磁コイルの枠内に設けられた吸引子、前記電磁
   コイルの作動により移動するプランジヤよりなる
   電磁制御部と、前記吸引子とプランジヤとの間に
   介挿された第１のばねと、前記弁本体内を摺動し
   一端が前記プランジヤに固定され前記オリフイス
   を開閉するピストン状弁体と、この弁体をプラン
   ジヤと共に前記吸引子側に押圧する第２のばね
   と、前記プランジヤと弁体とに共通して開口する
   均圧孔とよりなるものにおいて、前記オリフイス
   に連通し、オリフイスの径より大きな巾を有し、
   且つピストンの径より大なる環状の溝を弁本体の
   内周に設けてなる膨張弁。