JPH08320171A

JPH08320171A - 開閉弁及びそれを用いた冷凍システム

Info

Publication number: JPH08320171A
Application number: JP7126422A
Authority: JP
Inventors: Shiyuusuke Hisakabe; 秀典久壁; Eiji Yokoyama; 栄司横山
Original assignee: FUJI KOKI SEISAKUSHO KK; Fujikoki Corp
Current assignee: FUJI KOKI SEISAKUSHO KK; Fujikoki Corp
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍サイクル等に使用する開閉バルブにあっ
て、開閉操作がゆるやかな開閉バルブを提供する。【構成】弁本体１０は入口ポート１２と出口ポート１
４を有し、両ポートはオリフィス１６で連結される。ス
テム４０の下端に接する弁体４２は支持部材３６とバネ
３８によってオリフィス１６に向けて付勢される。ステ
ム４０の上部のフランジ４４はケーシング５２内に摺動
自在に挿入され、２つのバネ６０，６２で挾持される。
バネ６０は形状記憶合金でつくられ、熱伝導の良い材料
でつくられるキャップ５４内に収容される。キャップ５
４の上部には電気ヒータ７０が配設され、リード板７
２，７４を介して外部の電源に接続される。電気ヒータ
７０が発熱し、バネ６０が加熱されると、バネ６０は伸
長し、弁体４２をオリフィスから押し下げて開弁する電
気ヒータ７０の通電を絶つと、閉弁する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の通路を開閉する開
閉弁及びそれを用いた冷凍システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図４はカーエアコン用の冷凍シ
ステムを示し、コンプレッサ１で加圧された冷媒は、凝
縮器２で液化され、受液器３に貯留される。液冷媒は２
系統に分岐され、一方は膨張弁５ａを介して蒸発器６ａ
へ、もう一方は弁４を通り膨張弁５ｂを介して蒸発器６
ｂへ送られる。このカーエアコンにあっては、一方の蒸
発器６ａとその付属機器は前席に装備され、前席に冷気
を送る。他方の蒸発器６ｂとその付属機器は、後席に装
備され、後席に冷気を送る。蒸発器で気化された低圧の
冷媒は、コンプレッサー１へ戻される。このようなカー
エアコンにあっては、後席に乗員が乗っていない状態で
は、後席側のラインを閉じてエネルギーの有効利用を図
る。この開閉バルブ４として、従来は電磁弁が使用され
てきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】かかる冷凍システムに
おいて、後席の蒸発器６ｂを例えば冷房運転に利用する
場合、電磁弁４を開いたとき、電磁弁は応答性が速く、
弁の開閉が急激に行われる。したがって、電磁弁が急に
開弁すると、電磁弁入口側の高圧液冷媒が膨張弁を経て
冷媒蒸発器の低圧ガス冷媒に急激に放出されるため、流
体（冷媒）の脈動と異常圧力変化による振動騒音が配管
部に発生し、車室の静粛性を損うという問題があった。
また、その冷房運転を停止する時、電磁弁が急に閉じる
と、凝縮器から受液器及び膨張弁を経て冷媒蒸発器に向
かう冷媒の流れがせき止められるので、冷媒の脈動（水
撃作用）による振動騒音が配管部に発生し、車室の静粛
性を損うという問題があった。本発明は、上述した問題
を解決する開閉バルブを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の開閉バルブは、
液体の入口ポートと出口ポートを有し、入口ポートの間
に形成されるオリフィス部と、オリフィス部の開度を可
変する弁体と、オリフィス部の開度を小さくする方向へ
弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス部の開度を大き
くする方向へ弁体を付勢する形状記憶合金製のバネと、
形状記憶合金製のバネを加熱する電気ヒータとを備え
る。そして、電気ヒータが発熱しない状態において、弁
体がオリフィスを閉じる位置に弁体を付勢するバイアス
バネを備えるものである。

【０００５】

【作用】電気ヒータが通電されて発熱すると、形状記憶
合金製のバネが伸長し、弁を開き、通電を停止すると、
弁は閉じる。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の開閉バルブの全体構造を示す
断面図である。本発明の開閉バルブは、黄銅等でつくら
れる弁本体１０を有し、弁本体１０には液体の入口ポー
ト１２と出口ポート１４が設けられ、両者を連通するオ
リフィス１６が形成される。オリフィス１６と同軸上に
形成した開口部には、内ねじ２０が設けられ、キャップ
３０が螺合される。キャップ３０と弁本体１０の間に
は、Ｏリング３２を介在させてシールを行なう。

【０００７】オリフィス１６を貫通して配設されるステ
ム４０のオリフィスに対向する端部には弁体４２がとり
つけられる。弁体４２は、例えば球形状のもので、ステ
ム４０の反対側には支持部材３６を介して支持バネ３８
が配設される。又、弁体４２と支持部材３６はスポット
溶接で溶接されており、弁体４２とステム４０の下端は
接触しているだけである。この支持バネ３８は、キャッ
プ３０で支持されており、バイアスバネの働きもする支
持バネ３８と支持部材３６は弁体４２をオリフィス１６
側に向けて付勢する。弁本体１０のステム４０が貫通す
る側のボス部にはねじ部２２が形成してあり、このねじ
部２２に受け部材５０が螺合されて、受け部材５０は大
径のフランジを有するキャップ状の形状を有し、フラン
ジ部にシリンダ状のケーシング５２が溶接手段５１によ
り溶着される。この受け部材５０とケーシング５２は、
例えばステンレス材でつくられる。ケーシング５２の内
部とポート１４とは均圧孔１８で連通される。

【０００８】ケーシング５２の上部には有底の円筒状の
キャップ５４がろう付け等の固着手段５３によりとりつ
けられる。このキャップ５４は、銅合金等の熱伝導性の
高い材料でつくられる。一端部に弁体４２をとりつけた
ステム４０の他端部は、大径のフランジ部４４に形成さ
れ、このフランジ部４４を挾んで２個のコイルバネ６
０、６２が配設される。

【０００９】ステム４０のフランジ部４４とキャップ５
４との間に配設される第１のバネ６０は、形状記憶合金
をコイルバネに形成したものである。この第１のコイル
バネ６０は、予め設定された温度に加熱されると、バネ
が伸長する方向に変形する。この力を利用してステム４
０を介して弁体４２を開弁方向に移動させる。形状記憶
コイルバネ６０は、加熱が断たれ、温度が低下すると、
伸長力が低下する。バイアスバネとして作用する第２の
コイルバネ６２のバネ力と支持バネ３８によって、ステ
ム４０のフランジ部４４は形状記憶コイルバネ６０側へ
押圧され、弁体４２はオリフィス１６を閉じる。

【００１０】キャップ５４の上面には、絶縁シート７６
を介して一方の電極端子７４が載置される。電極端子７
４は円盤状の本体と、本体から延びるリード板を有する
もので、本体上に電気ヒータ７０が載置される。電気ヒ
ータ７０の上面には他方の電極端子７２が載置される。
この電極端子７２は、皿バネの本体と、本体から延びる
リード板を有する。電気ヒータ７０は、印加電圧を受け
ると、一定の温度に発熱する特性を有する円盤状の素子
（例えば、ＴＤＫ株式会社製商品名ＰＴＣサーミスタの
発熱用素子）であって、その両面に電極を有する。

【００１１】図２は絶縁ケースの上面図、図３は正面図
である。絶縁ケースは、円筒状の本体８０と、本体８０
上にビス９５によりとりつけられる蓋９０により構成さ
れる。本体８０は絶縁性のプラスチック材でつくられ、
肉薄の円筒部８２を有する。肉薄円筒部８２には、スリ
ット８５が設けられる。肉薄円筒部８２の開口端は、受
け部材５０とケーシング５２のフランジ部を覆う形状に
形成され、内側に突出する爪部８６を有する。

【００１２】プラスチック製の肉薄円筒部８２のスリッ
ト８５による弾性変形を利用して、本体８０を弁本体１
０側へ押し込むことによって、爪部８６を受け部材５０
のフランジ部に係合させることで、本体８０をとりつけ
る。なお、本体８０とキャップ５４の間に防水用のパッ
キン５５が介在する。絶縁ケースの本体８０の上部に
は、プラスチック製の蓋９０がビス９５によりとりつけ
られる。絶縁ケースの本体８０には溝８７が形成してあ
り、この溝８７に電極端子７４のリード板７４をはめ込
むと同時に、絶縁ケースの蓋９０は本体８０の溝８７に
係合する突出部９２を有し、電極端子７４のリード板を
挾む。

【００１３】他方の電極７２のリード板は、絶縁ケース
の本体８０の上面と蓋９０の間に挾まれる。電極端子７
２の皿バネの本体は、蓋９０に押圧され、適度な圧力で
電気ヒータ７０と２つの電極端子７２，７４を圧接させ
る。電極端子７２，７４に給電すると、電気ヒータ７０
は所定の温度に発熱し、熱伝導の良いキャップ５４を介
して形状記憶コイルバネ６０を加熱する。形状記憶コイ
ルバネ６０は、所定の温度に加熱されることにより伸長
し、２個のバネ６２，３８のバネ力に抗して弁体４２を
オリフィス１６から離れる方向に押し下げ、ポート１
２，１４の間を連通する。この作用によって、開弁状態
となる。

【００１４】電気ヒータ７０への給電を絶つと、電気ヒ
ータの発熱は停止し、形状記憶コイルバネ６０の温度も
低下する。これにより、形状記憶コイルバネ６０のバネ
力は低下し、バイアスバネ６２と、支持バネ３８のバネ
力の方が大となる。この力によって、弁体４２はオリフ
ィス１６に押圧され、閉弁する。

【００１５】図５は、本発明の開閉弁の他の実施例を示
す説明図である。全体を符号１００で示す例えば空調
器、冷蔵庫用の冷凍システムは次のように構成される。
即ちコンプレッサ１１０と、凝縮器１１２と、膨張弁１
１６と、蒸発器１２０を有し、コンプレッサ１１０で加
圧されたガス冷媒は、出口管１１１を介して凝縮器１２
に送られ、液化される。液冷媒は管１１４を介して膨張
弁１１６へ送られ、膨張することにより液温度が低下す
る。低温の冷媒は蒸発器１２０を通過する間に蒸発し
て、室内あるいは冷蔵庫内の空気を熱交換により冷却
し、蒸発器１２０を出たガス冷媒は、出口管１２２を介
してコンプレッサ１１０の吸入口へ戻されることにより
冷凍システムが構成される。かかる冷凍システムにおい
て、蒸発器１２０の出口管１２２の温度変化を感温筒１
１８で感温し、その変化による圧力をパイプ１１９を介
して膨張弁１１６へ伝え、膨張弁のダイアフラムを作動
して膨張弁１１６の弁開度を調節する。

【００１６】この種の冷凍システムにあって、蒸発器に
霜が付着すると、冷凍能力が低下する。この霜を除去す
るために、定期的に蒸発器に高温のガス冷媒を送って蒸
発器の除霜を行なう。コンプレッサ１１０の出口管１１
１からの吐出ガス冷媒は高温のガスであるので、この出
口管１１１を分岐して手動弁１３２を介して本発明の開
閉弁１３０を通過させ、管１３４を介して蒸発器１２０
の入口管にメータリングオリフィス１４０を介して送り
込む。なお、手動弁１３２は、冷媒量を調節するもので
あり省略してもよい。

【００１７】膨張弁１１６は、出口側に高温ガスが送り
込まれるとオリフィスを閉じる。したがって、高温ガス
は蒸発器１２０へ送り込まれ、蒸発器を加熱して除霜を
行なう。除霜には、開閉弁１３０の端子７２，７４に、
例えば冷蔵庫内の除霜であればタイマー等により、一定
時間毎に電流を流して、開弁し、設定された時間後に閉
弁させて、除霜サイクルを完了する。本発明の開閉弁
は、弁の開閉が緩やかに達成されるので、膨張弁１１６
等にかかる圧力変動は小さくなり、冷凍システム全体の
寿命も延びる。

【００１８】図６は、本発明の他の実施例の構成を示す
図である。この実施例は図４に示す従来例において、電
磁弁４の代わりに、本発明の開閉バルブを用いて構成し
た冷凍サイクルによる冷凍システムを示しており、１３
１は図１の開閉バルブであり、バルブ１３１の入口ポー
ト１２は受液器３側に及び出口ポート１４は膨張弁５ｂ
側にそれぞれ接続される。なお、図６において図４と同
一の符号は同一又は均等物を示す。本実施例によれば、
開閉バルブ１３１はその開閉が緩やかに行なわれるの
で、後席の蒸発器６ｂを利用する場合、開閉バルブ１３
１の端子７２及び７４に通電して、バルブ１３１が開状
態になった時でも、振動騒音が発生することがなく、ま
た蒸発器６ｂの利用を停止するため、バルブ１３１の通
電を停止し、バルブ１３１が閉状態になっても、水撃作
用を防止することができる。

【００１９】図７は、本発明に係る開閉バルブを用いて
本発明のさらに他の実施例を示す空調機に用いて好適な
冷凍サイクルを用いた冷凍システムであり、圧縮機の停
止後に再び圧縮機を起動する再起動時の冷媒の急激な流
れによって生じる水撃作用を防止することが可能なもの
である。図において、１３３は本発明に係る開閉バル
ブ、１３５は圧力スイッチ、１３６は温度制御器を示
し、図５と同一の符号は同一又は均等の構成物を示して
いる。かかる構成において、温度制御器１３６からの制
御信号により開閉バルブ１３３の端子７２及び７４への
通電が停止され、開閉バルブ１３３が閉となり、冷媒の
循環を停止し、圧力の低下により圧力スイッチ１３５が
開となり圧縮機１１０が停止する。この際、圧縮機１１
０を再起動して冷凍サイクルを運転する場合、温度制御
器１３６からの信号が開閉バルブ１３３の端子７２及び
７４に印加されて開閉バルブ１３３が開状態になって始
めて圧縮機１１０が再起動される。この開閉バルブ１３
３が開状態になった際に、電磁弁の場合の如く開弁動作
が高速であると冷媒が膨張弁１１６に急速に流入して水
撃作用を発生するが、バルブ１３３の開弁動作が緩やか
であるので、冷媒は膨張弁１１６に比較的ゆっくりたま
ることとなり、水撃作用を防止できるのである。

【００２０】なお、圧縮機１１０の再起動時に開閉バル
ブ１３３を開状態としてから再起動するのは、次の現象
を避けるためである。即ち、圧縮機１１０が停止すれ
ば、サイクル内の冷媒はバランスし、蒸発器１２０の圧
力も上昇し圧力スイッチ１３５が閉となり、スイッチ１
３５が閉となれば、サイクル内に冷媒が循環しないにも
かかわらず圧縮機１１０が起動されることになり、起動
すれば低圧圧力の低下によりスイッチ１３５が開とな
り、圧縮機１１０が停止することとなって圧縮機１１０
の停止・起動を繰り返す所謂ショートサイクル現象を生
じることを避けるためである。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように、液体のサイクル
中に配設されて液体の流路を開閉する開閉弁にあって、
弁の開閉に要する力を形状記憶合金製のコイルバネとバ
イアスバネにより発生させ、形状記憶バネの加熱手段と
して、電気ヒータを用いたものである。この構成によっ
て、弁の開閉動作は電磁弁等に比べてゆるやかになり、
配管内の液圧の急激な変動が防止される。したがって、
液圧の急変により発生する脈動や、いわゆるウォータハ
ンマー現象を防止することができ、騒音を防止し、機器
の耐久性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の開閉弁の全体構造を示す断面図。

【図２】絶縁ケースの正面図。

【図３】絶縁ケースの平面図。

【図４】本発明を適用するカーエアコンのシステム構成
図。

【図５】本発明の開閉弁の他の実施例を示す説明図。

【図６】本発明の開閉弁を用いた冷凍システムの実施例
の構成を示す図。

【図７】本発明の開閉弁を用いた冷凍システムの他の実
施例の構成を示す図。

【符号の説明】

１０弁本体１２入口ポート１４出口ポート１６オリフィス３０キャップ３８コイルバネ４０ステム４２弁体６０形状記憶コイルバネ６２バイアスバネ７０電気ヒータ８０絶縁ケース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体の入口ポートと出口ポートを有し、
入口ポートの間に形成されるオリフィス部と、オリフィ
ス部の開度を可変する弁体と、オリフィス部の開度を小
さくする方向へ弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス
部の開度を大きくする方向へ弁体を付勢する形状記憶合
金製のバネと、形状記憶合金製のバネを加熱する電気ヒ
ータとを備えてなる開閉弁。
【請求項２】電気ヒータが非発熱時において、弁体が
オリフィスを閉じる位置に弁体を付勢するバイアスバネ
を備えてなる請求項１記載の開閉弁。
【請求項３】コンプレッサと、コンプレッサからの冷
媒を凝縮する凝縮器と、このコンデンサからの冷媒を膨
張させる膨張弁と、この膨張弁からの冷媒を蒸発させる
蒸発器とにより冷凍サイクルを構成した冷凍システムに
おいて、上記コンプレッサと凝縮器の間と、上記膨張弁と蒸発器
の間とを開閉バルブを介して接続すると共に、上記開閉
バルブが、液冷媒の入口ポートと出口ポートを有し、入
口ポートの間に形成されるオリフィス部と、オリフィス
部の開度を可変する弁体と、オリフィス部の開度を小さ
くする方向へ弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス部
の開度を大きくする方向へ弁体を付勢する形状記憶合金
製のバネと、形状記憶合金製のバネを加熱する電気ヒー
タとを備えてなり、上記入口ポートに上記コンプレッサの吐出冷媒が入力さ
れ、上記出口ポートから上記吐出冷媒が出力されて、上
記蒸発器に流入することを特徴とする冷凍システム。
【請求項４】１つの冷媒圧縮機に対して並列に接続さ
れた複数の冷媒蒸発器と、上記複数の冷媒蒸発器の少な
くとも１つに冷媒を導く開閉バルブとから冷凍サイクル
を構成した冷凍システムにおいて、上記開閉バルブが、
液冷媒の入口ポートと出口ポートを有し、入口ポートの
間に形成されるオリフィス部と、オリフィス部の開度を
可変する弁体と、オリフィス部の開度を小さくする方向
へ弁体を付勢するバネ手段と、オリフィス部の開度を大
きくする方向へ弁体を付勢する形状記憶合金製のバネ
と、形状記憶合金製のバネを加熱する電気ヒータとから
なることを特徴とする冷凍システム。
【請求項５】コンプレッサと、コンプレッサからの冷
媒を凝縮する凝縮器と、このコンデンサからの冷媒を膨
張させる膨張弁と、上記凝縮器と膨張弁との間に接続さ
れた開閉バルブと、膨張弁からの冷媒を蒸発させる蒸発
器とにより冷凍サイクルを構成した冷凍システムにおい
て、上記開閉バルブが、液冷媒の入口ポートと出口ポー
トを有し、入口ポートの間に形成されるオリフィス部
と、オリフィス部の開度を可変する弁体と、オリフィス
部の開度を小さくする方向へ弁体を付勢するバネ手段
と、オリフィス部の開度を大きくする方向へ弁体を付勢
する形状記憶合金製のバネと、形状記憶合金製のバネを
加熱する電気ヒータとからなることを特徴とする冷凍シ
ステム。