JP5619526B2

JP5619526B2 - 電磁弁一体型膨張弁

Info

Publication number: JP5619526B2
Application number: JP2010188244A
Authority: JP
Inventors: 真須藤; 南部　晶紀; 晶紀南部
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: JP2012047371A

Description

本発明は、冷凍・冷蔵ユニット等の冷凍システムに適用される電磁弁一体型膨張弁に関する。

冷凍・冷蔵庫内の温度制御において、設定温度に達した場合には圧縮機を停止させ、設定温度より高くなった場合には再度圧縮機を運転する必要がある。圧縮機停止時に圧縮機手前に液冷媒が溜まり、圧縮機の再起動時に圧縮機が液冷媒の吸入により破損するのを防ぐため、膨張弁の手前に電磁弁が設けられる。また、複数の蒸発器への冷媒供給をそれぞれ制御する目的で膨張弁の手前に電磁弁が設けられることもある。そして、部品点数や設置スペースを削減することを目的として、電磁弁一体型膨張弁が提案されている。

この種の電磁弁一体型膨張弁は、弁本体、弁体、パワーエレメント及び電磁弁等で構成される。弁本体は、弁室、弁室に連通するオリフィス、弁室内に高圧冷媒を導入する通路、オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路等を有している。弁体は弁室内に設けられ、パワーエレメントにより駆動されてオリフィスを開閉する。電磁弁は、凝縮器から弁本体に導入される高圧の液冷媒を弁室に導入する通路を開閉するものであり、非通電時には当該通路を閉じており、通電時には当該通路を開くように構成されている。このような電磁弁一体型膨張弁においては、オリフィスを液冷媒が通過する際の液冷媒の絞り膨張によって温度低下が発生し、弁本体の表面や冷媒中の水分が凍結する現象が発生する場合がある。

特開平７−１５１２５９号公報

本発明の目的は、弁本体に付設される電磁弁が電磁コイルへの通電時に熱を発生することに着目して、この熱を有効的に膨張弁に伝達させることで上述した水分の凍結現象を解消する電磁弁一体型膨張弁を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明は、冷凍サイクルの圧縮機側から供給される高圧の液冷媒を減圧するとともにその流量を制御して蒸発器側へ送り出すものであって、弁室、該弁室に連通するオリフィス、前記弁室内に高圧冷媒を導入する通路、前記オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路を有する弁本体と、前記オリフィスを開閉する弁体と、該弁体を駆動するパワーエレメントと、前記通路を開閉する電磁弁とを備えた電磁弁一体型膨張弁において、前記電磁弁の電磁コイルで発生する熱を前記弁本体に伝達する熱伝達部材を備えることを特徴としている。

なお、前記電磁弁が、前記弁本体に装着されたホルダと、該ホルダに摺動自在に支持された開閉弁体と、前記ホルダに固着されたプランジャチューブと、該プランジャチューブ内に摺動自在に挿入されるとともに前記開閉弁体を駆動するプランジャと、前記プランジャチューブの外側に配設された電磁コイルとを備えるものである場合、前記ホルダ及び前記プランジャチューブを前記熱伝達部材とすることで、新たな部品の追加の必要が無くなり、部品点数とコストの削減を図ることができる。

本発明の電磁弁一体型膨張弁は、以上の手段を備えることによって、電磁弁が発生する熱を効果的に弁本体に伝達させることができ、弁本体表面の凍結や冷媒中の水分の凍結を防止することができる。

本発明の一実施形態である電磁弁一体型膨張弁の断面図。図１の電磁弁一体型膨張弁が組み込まれる冷凍サイクルの説明図。図１の電磁弁一体型膨張弁の斜視図。図１の電磁弁一体型膨張弁の正面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の背面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の右側面図。図１の電磁弁一体型膨張弁の平面図。

以下、添付した図面に基づいて、本発明による電磁弁一体型膨張弁の実施例を説明する。図２は本発明の電磁弁一体型膨張弁が組み込まれる冷凍サイクルの概要を示す説明図である。

圧縮機Ｃで加圧された冷媒は、ラインＬ_１を通って凝縮器Ｄに送られ、液化される。液冷媒はラインＬ_２を介して電磁弁一体型膨張弁１に送られ、電磁弁３０が開くと、弁本体１０の弁室へ送られる。弁本体１０で減圧されて流量が制御された冷媒は、ラインＬ_３を通って蒸発器Ｅへ送られ、冷風等を発生させる。蒸発器Ｅを出た冷媒は、ラインＬ_４を介して圧縮機Ｃに戻る。本発明の電磁弁一体型膨張弁１にあっては、蒸発器Ｅの出口側に設けた感温筒Ｓにより蒸発器Ｅの出口の冷媒の温度を感知して、その温度情報をラインＬ_６を介して電磁弁一体型膨張弁１へ送るとともに、ラインＬ_４の冷媒の圧力を外均管となるラインＬ_５を介して電磁弁一体型膨張弁１へ送る構造を備える。

図１は本発明の一実施形態である電磁弁一体型膨張弁の断面図、図３は斜視図、図４は正面図、図５は背面図、図６は右側面図、図７は平面図である。

この電磁弁一体型膨張弁１は、弁本体１０を備え、弁本体１０の上部に弁本体１０内に装備される弁体の駆動機構であるパワーエレメント２０を備える。そして、弁本体１０の側面には電磁弁３０が装備される。弁本体１０には、凝縮器側ＤからラインＬ_２を介して送られてくる高圧の冷媒が導入されるパイプＰ_１と、弁本体１０内で減圧されるとともに流量が制御された冷媒を蒸発器Ｅ側へ送り出すパイプＰ_２が連結される。また、弁本体１０には、外均管として機能するパイプＰ_３が設けられ、このパイプＰ_３には、蒸発器Ｅを出て圧縮機Ｃ側へ戻る冷媒がラインＬ_５を介して導入される。さらに、パワーエレメント２０の頂部には、パイプＰ_４が接続されており、このパイプＰ_４には、蒸発器Ｅを出て圧縮機Ｃ側へ戻る冷媒の温度を伝達する感温ガスがラインＬ_６を介して導入される。

図１に示すように、弁本体１０は、その下端部から上方に向けて段付穴状に形成された弁室１５０とその上端に連通するオリフィス１３４とを有する。弁室１５０の上部は弁体収容室１５０ａとなっており、その近傍には入口通路（図示せず）が形成され、その一端はパイプＰ_１に連通し、他端は電磁弁用弁室１００に連通している。また、オリフィス１３４の上方には出口通路１４０が水平に形成され、その一端はオリフィス１３４に連通し、他端はパイプＰ_２に連通している。さらに出口通路１４０の上方には上方に向けて挿入孔１４が形成され、その下端は出口通路１４０に連通し、上端はパワーエレメント２０の下部圧力室２２２（後述）に連通している。

弁体収容室１５０ａには弁体１２０が上下に摺動自在に挿入されている。弁体１２０の上端は円錐状に形成され、そのテーパ面１２２がオリフィス１３４の下端に形成された弁座１３２に接離することによりオリフィス１３４を開閉する。弁体１２０の下端はサポート１５２により支持され、このサポート１５２はスプリング１５４により上方に付勢されている。このスプリング１５４の下端部は有底筒状の調整ナット部材１５６により支持されている。

調整ナット部材１５６はネジ部１５６ｂを介して弁本体１０に螺着されており、その下端に形成されたスリット１５６ａにドライバ等の工具を挿入して回転させることによりスプリング１５４の圧縮量を変更して弁体１２０への付勢力を調節する。なお、調整ナット部材１５６の上端外周部には、弁室１５０内の冷媒が外部へ漏れるのを防止するためのシール部材１５６ｃが嵌着されている。調整ナット部材１５６の下方には有底筒状のキャップ１５８が設けられており、このキャップ１５８はネジ部１５８ａを介して弁本体１０に螺着されている。

挿入孔１４にはステンレス等で形成される作動棒１６０が摺動自在に挿入されている。作動棒１６０の下端は弁体１２０に当接し、上端はパワーエレメント２０のストッパ２３０（後述）に当接している。パワーエレメント２０は、上蓋２００と、下蓋２０２と、それらの間に挟み込まれるダイアフラム２１０とを有する。ダイアフラム２１０と上蓋２００の間に形成される上部圧力室２２０内には、感温筒ＳからパイプＰ４を介して送られてくる感温ガスが充填される。ダイアフラム２１０と下蓋２０２の間には下部圧力室２２２が形成され、この下部圧力室２２２には、弁本体１０に設けた外均通路１２を介して、蒸発器Ｅを出た冷媒の圧力が伝達される。ダイアフラム２１０の下面が上下に移動自在のストッパ部材２３０を押圧することで、ストッパ部材２３０が作動棒１６０を介して弁体１２０を駆動する構成となっている。

電磁弁３０は、上記入口通路から導入される高圧の液冷媒を弁室１５０に導入する通路１１０を開閉するものであり、非通電時には通路１１０を閉じ、通電時には通路１１０を開くように構成されている。電磁弁３０は、弁本体１０の側面に穿設された有底の電磁弁用弁室１００にねじ部５２を介して螺着されるホルダ５０を備える。このホルダ５０はリング状の部材であって、弁本体１０との接触面積を大きくするとともに熱伝導率を高めることを目的として、弁本体１０に螺着されている。また、上記目的のため、弁本体１０とホルダ５０との接合部の気密保持のために樹脂製のパッキン等を用いず、金属シールを用いている。即ち、ホルダ５０における弁本体１０から突出する部分の径をねじ部５２の径よりも大きくし、この部分を弁本体１０における電磁弁用弁室１００の周囲の部分に当接させて金属シールＭＳとしている。ホルダ５０の内周部には開閉弁体６０が摺動自在に装備され、この開閉弁体６０は通路１１０に離接する。ホルダ５０の中央部の内径部５４には筒状のプランジャチューブ３００が溶接等の手段により固着される。

プランジャチューブ３００は、スチール等の材料で形成されており、その内部にプランジャ３１０が摺動自在に挿入される。プランジャ３１０の一端は開閉弁体６０に離接し、他端はプランジャチューブ３００に固定された吸引子３２０に対向している。

プランジャチューブ３００の外周側には、電磁コイル３４２が巻かれたボビン３４０が配設され、ボビン３４０を保持するハウジング３３０は、ボルト３３２により吸引子３２０に固定される。

プランジャ３１０は、吸引子３２０との間に配設されたスプリング３１２により常時開閉弁体６０の方向に付勢され、これによって、開閉弁体６０は、通路１１０の開口部を閉じる方向に押圧される。プランジャ３１０の先端は突起状に形成され、開閉弁体６０の中央部の細孔６２を開閉する。

電磁コイル３４２に通電されていない状態では、プランジャ３１０は開閉弁体６０を通路１１０に押圧して通路１１０が閉じているため、電磁弁用弁室１００内に導入される高圧の液冷媒は弁室１５０に導入されない。電磁コイル３４２に通電されると、吸引子３２０は電磁力を受け、プランジャ３１０をスプリング３１２のばね力に抗して引きつける。このプランジャ３１０の吸引子３２０側への移動により、開閉弁体６０の細孔６２は開かれ、電磁弁用弁室１００内の高圧の液冷媒の圧力により、開閉弁体６０は通路１１０から離間し、高圧の液冷媒は通路１１０を介して弁本体１０の弁室１５０内に導入される。弁室１５０内に導入された液冷媒は弁体１２０で流量制御されるとともにオリフィス１３４で減圧され、出口通路１４０から蒸発器Ｅに向けて導出される。

この種の膨張弁にあっては、オリフィス１３４を通過する冷媒が絞り膨張することにより温度が低下する。この温度低下によって、弁本体１０の外表面が凍結したり、冷媒に含まれる水分が凍結する現象が発生する場合がある。従来は、この凍結による不具合を避けるために、ヒーター等を付加する必要もあった。

本発明の電磁弁一体型膨張弁にあっては弁本体１０の側面に配設する電磁弁３０の電磁コイル３４２に通電する際に発生する熱をプランジャチューブ３００からホルダ５０へ伝達し、ホルダ５０から弁本体１０に効率良く伝達することにより、弁本体１０の表面や弁本体１０内の冷媒に含まれる水分の凍結を防止することができる。さらに、本実施形態では、ホルダ５０を弁本体１０に装着するねじ部５２の長さや径が極力大きくなるように電磁弁用弁室１００の寸法を大きく設定している。すなわち、電磁弁用弁室１００の内寸法を設計上可能な範囲で大きな寸法にすることにより、ホルダ５０と弁本体１０の接触面積を大きくしてある。このようにすることにより、電磁弁３０で発生した熱を効果的に弁本体１０側へ伝達することができるので、ヒーターを付設することなく、弁本体１０の表面や弁本体１０内の冷媒に含まれる水分の凍結を防止することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の実施形態に種々の改変を施すことができる。

１電磁弁一体型膨張弁
１０弁本体
２０パワーエレメント
３０電磁弁
５０ホルダ（熱伝達部材）
６０開閉弁体
１１０通路
１２０弁体
１３４オリフィス
１４０出口通路
１５０弁室
３００プランジャチューブ（熱伝達部材）
３１０プランジャ

Claims

冷凍サイクルの圧縮機側から供給される高圧の液冷媒を減圧するとともに流量を制御して蒸発器側で送り出すものであって、弁室、該弁室に連通するオリフィス、前記弁室内に高圧冷媒を導入する通路、前記オリフィスで減圧した冷媒を外部に導出する出口通路を有する弁本体と、前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記通路を通電時に開状態とし非通電時に閉状態とする電磁弁とを備えた電磁弁一体型膨張弁において、前記電磁弁の電磁コイルで発生する熱を前記弁本体に伝達する熱伝達部材を備えることを特徴とする電磁弁一体型膨張弁。
前記電磁弁は、前記弁本体に装着されたホルダと、該ホルダに摺動自在に支持された開閉弁体と、前記ホルダに固着されたプランジャチューブと、該プランジャチューブ内に摺動自在に挿入されるとともに前記開閉弁体を駆動するプランジャと、前記プランジャチューブの外側に配設された電磁コイルとを備え、前記ホルダ及び前記プランジャチューブが前記熱伝達部材とされることを特徴とする請求項１記載の電磁弁一体型膨張弁。