JPS595267Y2 - 冷凍機用自動膨張弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は流量制御性の良い新規な冷凍機用自動膨張弁に
関する。

従来技術 従来、主に使用されている冷凍機用膨張弁としては感温
自動膨張弁■１があるが、該膨張弁■１は第１図に示す
ように、低温低圧の冷媒を得るために弁シートＳと弁Ａ
とでオリフィスを形成し、又冷媒が蒸発器Ｅ内で完全に
気化し得たか否かのチェックは、蒸発器Ｅ出口の吸入配
管Ｐに添設した感温筒Ｔ１によって行なうものであり、
冷媒温度を熱的に検知し、さらにこの熱豹変化を感温筒
Ｔ１内に封入した媒体の圧力変化に変換してキャピラリ
ーＫを介し感圧室Ｒ１に伝えて、該感圧室Ｒ１と低圧室
Ｒ２との圧力差および過熱度設定用ばねＢの力の均衡に
よってダイアフラムＤを変位させ、弁棒Ｆを介して弁Ａ
を動かしオリフィスの冷媒通路面積を調整するようにし
ている。

しかし、この種の膨張弁にあっては、冷媒の気化した状
態を熱的に感知し、それを圧力変換して機械作動させる
ために、応答の遅れが必然的に生じ、弁Ａの開き又は閉
ぢ過ぎが生じることからバンチングを起し易く、又蒸発
器Ｅの負荷が急減し圧縮機への吸入配管Ｐに気化し得な
かった冷媒が液状態で流れ過ぎた場合の液量は全く検知
不能であるため、圧縮機Ｃへの液バツクを防止するため
に十分な過熱度（通常５℃以上）をとっており、このた
め蒸発器の有効利用をはかり得ない欠陥があった。

考案の目的 本考案は、かかる従来の膨張弁が有している応答の遅れ
によるバンチングを防止し、液バツク防止のための過熱
度をとる必要をなくするばかりでなく、膨張弁前後の圧
力差や機械要素による作動誤差などの影響を全く受けず
に高制御性能を果し得る新規な自動膨張弁を提供しよう
として威されたものである。

考案の構成 本考案は、かかる目的を達成するために、高圧ポートと
低圧ポートとを弁本体内で連絡する冷媒通路中に、高圧
ポートに連絡した大径筒部と低圧ポートに連絡した小径
筒部とを設けて、大径筒部の底部を弁シート部に形成す
る一方、この弁シート部に介在せしめる主弁は、大径筒
部内壁に対して摺動し得る基端円鍔部と、小径筒部内壁
に対して摺動し得る先端円鍔部との間にコーン部を連設
し、該コーン部と弁シート部の間に弁リフト量とオリフ
ィス量とがはパ比例的関係が成立するよう先端側が細く
なったコーン状のテーパー形状を形成し、かつ弁体の軸
中心位置に細通路のイコライザーホールを貫通して設け
、該イコライザーボールの先端側開口は小径筒部が収納
された室内に臨んで細隙を介し低圧ポートに基端側聞口
は高圧ポートにそれぞれ連通せしめるとともに、弾性体
からなり貫通孔を有する環状弁座を、前記貫通孔と基端
側聞口とが連通ずる如く、主弁の基端側開口が臨む端面
部に一体に付設する一方、コイル電流量とストローク量
とがはパ比例的関係をなすばね復帰形ソレノイドの可動
片に連結した中実の弁棒を、前記主弁と同軸で、かつ環
状弁座と面接触し得る接離可能に配設することにより、
該環状弁座と前記弁棒とでパイロット弁を構成して、負
荷の変動に対する応答を早く、液バツク防止のための過
熱度をとる必要をなくするとともに、膨張弁前後の圧力
差による作動誤差などの影響を全く受けないようにした
ものである。

実施例 本考案膨張弁の１実施例について、添付図面を参照しつ
つ以下詳細に説明する。

第２図において、１は電磁作動式自動膨張弁であり、自
動膨張弁１は高圧ポート３、低圧ポート４、前記両ポー
ト３，４を連結させた冷媒通路５、該冷媒通路途中の段
差部に形成した弁シート部５０に介在させた主弁６およ
び該主弁６に関連させたパイロット弁１０を夫々具備し
てなる弁本体２と、該弁本体２に対し一体的に結合させ
て、前記冷媒通路５を上部から掩塞し、かつ、パイロッ
ト弁１０の弁棒１３を作動するためのばね復帰形ソレノ
イド１４とから構成している。

冷媒通路５は前記弁シート部５Ｃを挾んで、高圧ポート
３に連絡した大径筒部５ａと、低圧ポート４に連絡した
小径筒部５ｂとを形成させており、一方、弁シート部５
Ｃに介在させた主弁６は前記大径筒部５ａ内壁に対し摺
動し得る基端円鍔部６ａと、前記小径筒部５ｂ内壁に対
し摺動し得る先端円鍔部６ｄとの間にコーン部６ｂおよ
び小径柱部６Ｃを連設した一体構造の弁体であり、前記
大径筒部５ａに収納したばね９によって、弁シート部５
Ｃから離れる方向への弾機力が加えられてコーン部６ｂ
を弁シート部５Ｃに接離し得るようになっている。

上記主弁６はコーン部６ｂと前記弁シート部５Ｃの間に
、弁リフト量とオリフィス量との間で直線関係を形成す
るようコーン部６ｂのテーパー形状を設計段階で予め規
定している。

また、前記主弁６は先端円鍔部６ｄを冷媒通路５の小径
筒部５ｂに対し遊嵌合させて、この嵌合部に細隙１１を
形成しており、ばね９を収納した室内が細隙１１を介し
て低圧ポート４と連絡するようにする一方、基端円鍔部
６ａには均圧穴８を適当数穿設させて、この基端円鍔部
６ａを挾む両側の室が均圧し得るようになっている。

主弁６はさらに、細通路に形成したイコライザーホール
７を弁体の軸中心位置に貫通させて設けており、先端側
開口１ｂは小径筒部５ｂが収納されてなる前記室内に臨
んで、細隙１１を介し低圧ポート４に連絡する一方、基
端側聞ロアａはパイロット弁１０が存する高圧域室に臨
んで、均圧穴８を介し高圧ポート３に連絡している。

パイロット弁１０は環状弁座１２と中実体をなす弁棒１
３とからなる面接軸形開閉弁に形成していて、環状弁座
１２は、ポリフロン樹脂等シール材として好適な適当の
弾性能を有する弾性体を素材として、貫通孔１２ａを備
えてなる環状に形成し、該貫通孔１２ａをイコライザホ
ール７の基端側聞ロアａと連通した状態で、主弁６の基
部側端面に−体的に付設せしめている。

なお、環状弁座１２の一体固着手段としては、主弁６の
受入を奥拡がりの穴に形成し、一方、環状弁座１２はこ
の穴に対応した形状となして、これを弾撥的に挿入する
ことによって固着可能である。

また、環状弁座１２は、端面が平担面をなす弁棒１３と
当接する面を同様に平担面に形成すると共に、この平担
面が常時、主弁６の端面よりも僅かに突出するようにな
しておくのが好ましい。

このパイロット弁１０は弁棒１３をばね復帰形ソレノイ
ド１４の可動鉄片１５と合心結合させていて、可動鉄片
１５の前進により、・弁棒１３の端面部が環状弁座１２
の前記貫通孔１２ ａを封塞し、一方後退により該貫通
孔１２ａから遠去かるように、前記主弁６に関連させて
配設している。

しかして前記ばね復帰形ソレノイド１４は、電磁コイル
１６が巻装されたコア内に前記可動鉄片１５を同心的な
進退自在に収納させており、ばね力調整軸１７との間に
介したばね１８の弾撥力によって可動鉄片１５を前進さ
せ、弁棒１３の下端面部を環状弁座１２に弾力的に圧接
させつつ、主弁６を押し下げて閉弁状態に位置させてい
る。

またばね１８の弾撥力は前記したばね９の弾撥力よりも
十分強くしておくものとする。

このソレノイド１４は、コイル１６に流通させた電流の
値と、可動鉄片１５のストローク量とが比例する如く設
定された電流比例作動方式の電磁ソレノイドであり、励
磁電流の調整によって可動鉄片１５およびパイロット弁
１０を、ばね１８の力に抗して所定ストローク長径退勤
させることが可能な特性を有する電磁ソレノイドに形成
してなるものである。

第２図中、１９は可動鉄片１５に設けた均圧孔で、可動
鉄片１５の前後の室を等圧力域に保持するものである。

上記ソレノイド１４は、そのコイル１６を連絡配線２０
によって励磁電流制御装置２１の出力部に接続しており
、該制御装置２１の出力を受けて、可動鉄片１５を出力
に比例したストローク長にて後退する。

制御出力発生機構としての前記励磁電流制御装置２１は
、膨張弁１と圧縮機Ｃ間の低圧部に設けた圧力或は温度
を検出するセンサからの電気変換信号を入力として該入
力値に略々正比例した電流出力を発せしめるようになっ
ている。

次に上述の構成になる自動膨張弁１の動作について第２
図および第３図を参照しつつ説明する。

冷凍機停止中又は停止直後の状態では、ばね１８の力ば
ばね９のそれよりも十分強いので、弁棒１３は環状弁座
１２に圧接して、その貫通孔１２ ａを封塞するためパ
イロット弁１０は閉弁すると共に主弁６は押下げられて
弁シート部５Ｃに密接し完全な閉鎖状態を保持すること
ができる。

この場合、弁棒１３と環状弁座１２とは面接触構造をな
し、かつ環状弁座１２が弾性体から形成されているので
、弁棒１３と主弁６との各軸心が多少偏れていても、パ
イロット弁１０側でのシールは確実であるし、また、主
弁６側でも偏った力を受けることはなくて確実なシール
が果される。

この状態かな圧縮機Ｃを始動し、コイル１６に通電する
と、可動鉄片は電流値に対応したストローク量だけ吸引
されるので、パイロット弁１０は開弁し、その結果イコ
ライザホール７を開放することになる。

ここで、イコライザホール７の通路面積は細隙１１より
も十分大きいので、先端円鍔部６ｄが収納されている小
径筒部５ｂはイコライザホール７を通って流入する高圧
冷媒により高圧部に転じる結果、主弁６の前後はいずれ
も高圧部となり圧力バランスするので、主弁６は大径筒
部５ａに収納されたばね９の力で押し上げられ、環状弁
座１２が弁棒１３により閉鎖される位置まで移動する。

主弁６が移動してパイロット弁１０が閉じられ、イコラ
イザホール７が閉鎖されると、前記小径筒部５ｂ内冷媒
は細隙１１を通って低圧側に逃げるので、この部分は低
圧域となり、従って高低圧・圧力差により主弁６は旧位
置に復しかけるが、僅かでもパイロット弁１０が開放さ
れると、主弁６はパイロット弁１０を閉鎖させる位置ま
で移動することになり、主弁６は微動するものの経時的
に綜合するとイコライザホール７からの高圧冷媒供給量
と細隙１１よりの逃げ量との平衡する位置で主弁６は安
定して、所定のオリフィスを構成することができる。

なお、上記膨張弁１において主弁６を弁シート部５Ｃか
ら遠去かる方向に作用しているばね９は基端円鍔部６ａ
が収容されている大径筒部５ａに介挿して主弁６の移動
に必要な空間を有効に利用した形態をとっているので、
冷媒通路５の弁軸方向長を可及的に短くすることが可能
であり、弁全体の形状を極めてコンパクトに形威し得る
特長を有している。

考案の効果 本考案は叙上の如く構成したものであり、駆動部分とし
ては電流比例形ソレノイド１４を使用して、印加電流に
対し直線的に移動するパイロット弁１０のリフトを得る
ように、このパイロット・弁１０によって主弁６に設け
たイコライザホール７を開閉させて、主弁６の移動量を
制御するようにしたから、大形の主弁６を直接移動させ
ず、パイロット弁１０の制御を行わせれば良く、従って
駆動部としてのソレノイド１４をコンパクトな小容量構
造と威すことができる。

しかも小形状のパイロット弁１０を制御すれば良いので
、大形の主弁６をダイアフラムの変位によって直接制御
するものに較べて応答速度性を高めることが可能である
。

また、本考案は主弁がパイロット弁の開閉作動に応じて
作動するので膨張弁前・後の圧力差に影響されなく、ま
たパイロット弁の位置にも影響されないで印加電流にの
み比例した冷媒流量制御が確実に行なえるし、応答の遅
れによるバンチング現象を排除して蒸発器などの熱交換
器を有効に利用した冷凍運転が行なえる。

さらに主弁６、パイロット弁１０、ソレノイド１３を要
素とした簡単な構造であるから、装置コストは低置であ
る。

特に本考案は弁棒１３と環状弁座１２とが面接触形であ
り、しかも、環状弁座１２が弾性体からなっているので
、弁棒１３が環状弁座１２の貫通孔１２ａから外れない
範囲で弁棒１３の偏芯が許容され、従って加工、組立が
容易になり、また、弾性体を利用しているのでパイロッ
ト弁１０のシール効果も増して、より確実な作動を期待
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の自動膨張弁を用いた冷凍装置の要部回路
図、第２図は本考案自動膨張弁の例の断面示構造図、第
３図は第２図における主弁およびパイロット弁部の拡大
図である。 ３・・・・・・高圧ポート、４・・・・・・低圧ポート
、５ａ・・・・・・大径筒部、５ｂ・・・・・・小径筒
部、５Ｃ・・・・・・弁シート部、６・・・・・・主弁
、６ａ・・・・・・基端円筒部、６ｂ・・・・・・コー
ン部、６Ｃ・・・・・・先端円鍔部、７ａ・・・・・・
基端側開口、７ｂ・・・・・・先端側開口、９・・・・
・・ばね、１０・・・・・・パイロット弁、１１・・・
・・・細隙、１２・・・・・・環状弁座、１２ａ・・・
・・・貫通孔、１３・・・・・・弁棒、１４・・・・・
・ばね復帰形ソレノイド、１Ｂ・・・・・・ばね。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高圧ポート３と低圧ポート４とを弁本体内で連絡する冷
   媒通路中に、高圧ポート３に連絡した大径筒部５ａと低
   圧ポート４に連絡した小径筒部５ｂとを設けて、大径筒
   部５ａの底部を弁シート部５Ｃに形成する一方、この弁
   シート部５Ｃに介在せしめる主弁６は、大径筒部５ａ内
   壁に対して摺動し得る基端円鍔部６ａと、小径筒部５ｂ
   内壁に対して摺動し得る先端円鍔部６ｄとの間にコーン
   部６ｂを連設し、該コーン部６ｂと弁シート部５Ｃの間
   に弁リフト量とオリフィス量とがばパ比例的関係を成立
   するよう先端側が細くなったコーン状のテーパー形状を
   形成し、かつ弁体の軸中心位置に細通路のイコライザー
   ホール７を貫通して設け、該イコライザーホール７の先
   端側聞ロアｂは小径筒部５ｂが収納された室内に臨んで
   細隙を介し低圧ポート４に、基端側聞ロアａは高圧ポー
   ト３に夫々連通せしめると共に、弾性体からなり貫通孔
   １２ａを有する環状弁座１２を、前記貫通孔１２ａと基
   端側聞ロアａとが連通ずる如く、主弁６の基端側聞ロア
   ａが臨む端面部に一体に付設する一方、コイル電流量と
   ストローク量とかはパ比例的関係をなすばね復帰形ソレ
   ノイド１４の可動鉄片に連結した中実の弁棒１３を、前
   記主弁６と同軸で、かつ環状弁座１２と面接触し得る接
   離可能に配設することにより、該環状弁座１２と前記弁
   棒１３とでパイロット弁１０を構成したことを特徴とす
   る冷凍機用自動膨張弁。