(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に設けられ、前記凝縮器に接続される一次室と前記蒸発器に接続される二次室との間で冷媒を減圧して前記蒸発器に送り出す絞り装置であって、
前記一次室と前記二次室との間を連通する弁ポートが形成された弁座部と、
前記弁ポートの軸線に沿って移動することにより前記弁ポートの開度を可変にする弁体と、
前記弁体の摺動軸をガイドするガイド部と、
前記弁体を弁閉方向に付勢する付勢手段と、
を備え、
前記ガイド部と前記付勢手段とが前記一次室側に配置され、前記弁体にかかる前記一次室の冷媒の圧力と前記二次室の冷媒の圧力との差圧による力と、前記付勢手段の付勢力とで前記弁ポートの開度が決まるよう構成されるとともに、前記付勢手段がカバー手段で覆われていることを特徴とする絞り装置。
流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に接続された請求項1または2に記載の絞り装置と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1の絞り装置(膨張弁)では、コイルばねに付着した異物により、コイルばねの圧縮が阻害され、差圧に応じた弁開度を得ることが出来なくなる虞がある。また、絞り部の一次側に配置したコイルばねが流体の流路中に配置されており、流体の流れによる振動が発生するという問題がある。
【0006】
本発明は、コイルばね等の付勢手段に異物が付着するのを防止できて安定した作動性が得られ、冷媒の流れによる付勢手段の振動を低減して異音の発生を防止できる絞り装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の絞り装置は、冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に設けられ、前記凝縮器に接続される一次室と前記蒸発器に接続される二次室との間で冷媒を減圧して前記蒸発器に送り出す絞り装置であって、前記一次室と前記二次室との間を連通する弁ポートが形成された弁座部と、前記弁ポートの軸線に沿って移動することにより前記弁ポートの開度を可変にする弁体と、前記弁体の摺動軸をガイドするガイド部と、前記弁体を弁閉方向に付勢する付勢手段と、を備え、前記ガイド部と前記付勢手段とが前記一次室側に配置され、
前記弁体にかかる前記一次室の冷媒の圧力と前記二次室の冷媒の圧力との差圧による力と、前記付勢手段の付勢力とで前記弁ポートの開度が決まるよう構成されるとともに、前記付勢手段がカバー手段で覆われていることを特徴とする。
【0008】
請求項2の絞り装置は、請求項1に記載の絞り装置であって、前記カバー手段の内側と前記一次室とを連通する均圧路を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項3の冷凍サイクルは、流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、凝縮器と、蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に接続された請求項1または2に記載の絞り装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
請求項1の絞り装置によれば、付勢手段がカバー手段で覆われるので、コイルばね等の付勢手段に異物が付着するのを防止できて安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによるばね部材の振動を低減して異音の発生を防止できる。
【0011】
請求項2の絞り装置によれば、カバー手段の内側と前記一次室とを連通する均圧路を備えているので、一次室の圧力が急激に変化しても、カバー手段の内側の圧力も変化するため、圧力変化の速度によらず、差圧に応じた弁開度を得ることができる。
【0012】
請求項3の冷凍サイクルによれば、請求項1または2と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明の絞り装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は第1実施形態の絞り装置の弁閉状態の縦断面図、
図2は第1実施形態の絞り装置の弁開状態の縦断面図、
図3は実施形態の冷凍サイクルの概略構成図である。
【0015】
まず、
図3の冷凍サイクルについて説明する。なお、
図3では絞り装置10の主要な構成要素にだけ符号を付記してある。この冷凍サイクルは、圧縮機100と、凝縮器110と、実施形態の絞り装置10と、蒸発器120とを有している。圧縮機100で圧縮された冷媒は凝縮器110に供給され、この凝縮器110で冷却された冷媒は絞り装置10に送られる。絞り装置10は後述のように冷媒を膨張減圧して蒸発器120に送る。そして、この蒸発器120により室内が冷却され、冷房の機能が得られる。蒸発器120で蒸発した冷媒は圧縮機100に循環される。なお、
図3では第1実施形態の絞り装置10を図示してあるが、後述の各実施形態及び変形例の絞り装置10も同様に冷凍サイクルを構成するものである。
【0016】
図1及び
図2に示すように、絞り装置10は、銅管等の金属管からなる本体ケース1と、弁座部2と、ガイド部3と、「弁体」としてのニードル弁4と、「受け部材」としてのばね受け5と、「付勢手段」としてのコイルばね6と、「カバー手段」としてのストッパ部14と、を備えている。なお、弁座部2とガイド部3は金属材の切削等により一体に形成されている。
【0017】
本体ケース1は軸線Lを中心とする円筒状の形状で、前記凝縮器110に接続される一次室11と前記蒸発器120に接続される二次室12とを構成している。弁座部2は本体ケース1の内面に整合する略円柱形状である。弁座部2の外周面にはかしめ溝2aが形成されており、このかしめ溝2aの位置で本体ケース1をかしめることにより、弁座部2(及びガイド部3)が本体ケース1内に固定されている。
【0018】
また、弁座部2には、軸線Lを中心とする円形の弁ポート21が形成されるとともに、弁ポート21から二次室12側に開口する開放穴22が形成されている。ガイド部3は弁座部2から一次室11内に立設され、このガイド部3には、軸線Lを中心とする円筒状のガイド孔31と、弁ポート21と一次室11とを連通する横穴32とが形成されている。
【0019】
ニードル弁4は、ガイド部3のガイド孔31内に挿通される円柱状の摺動軸41と、摺動軸41より径の小さな円柱状の小径部42と、小径部42から二次室12側に向かって次第に径が拡径された円錐状のニードル部43と、ニードル部43から二次室12側の端部に形成されたボス部44と、摺動軸41のストッパ部14側に形成された固定部45と、固定部45からストッパ部14側に向かって次第に径が縮径された円錐台状の当接部46と、を有している。ボス部44の外周一箇所にはDカット面44aが形成されている。また、固定部45には、外周に雄ねじ部45aが形成されるとともに、摺動軸41側の端部にかしめ溝45bが形成されている。
【0020】
ばね受け5は、ニードル弁4に嵌合する円筒状の筒部51と、筒部51の外周に形成されたフランジ部52と、を有している。筒部51のストッパ部14側の内周には固定部45aの雄ねじ部45aに螺合する雌ねじ部51aが形成されている。このばね受け5は、筒部51をニードル弁4に嵌合させるとともに、雌ねじ部51aを固定部45の雄ねじ部45aに螺合することにより、ニードル弁4に取り付けられ、この雌ねじ部51aの雄ねじ部45aに対するねじ込み量により、ニードル弁4に対する取り付け位置が調整される。そして、筒部51をかしめ溝45bの位置でかしめることにより、ばね受け5はニードル弁4に固定されている。コイルばね6は、ガイド部3とばね受け5のフランジ部52との間に圧縮した状態で配設されている。これにより、コイルばね6はニードル弁4を弁閉方向に付勢している。
【0021】
ストッパ部14は、円筒部14Aと底部14Bにより円柱状のストッパ室141を形成する有底円筒状の形状をしている。円筒部14Aはガイド部3の外周に嵌合されている。ガイド部3の外周面にはかしめ溝3aが形成されており、このかしめ溝3aの位置で円筒部14Aをかしめることにより、ストッパ部14がガイド部3に固定されている。これにより、ばね受け5、コイルばね6、ニードル弁4の摺動軸41の一部、固定部45及び当接部46は、ストッパ室141内に配置されている。また、ストッパ部14と本体ケース1との隙間が一次室11から弁ポート21に対して冷媒を送り出す本体流路10Aとなっている。底部14Bのストッパ室141側の面は、ニードル弁4の当接部46が当接するストッパ面142となっており、このストッパ面142にニードル弁4の当接部46が当接し、ニードル弁4の軸線L方向の位置が規制される。また、円筒部14Aには、ストッパ室141と一次室11とを連通する「均圧路」としての均圧孔143が形成されている。
【0022】
以上の構成により、凝縮器110からの高圧冷媒は一次室11に流入し、この一次室11の冷媒は、ガイド部3の横穴32から、弁ポート21とニードル部43との隙間を通って開放穴22に流出し、二次室12に流れ出す。
図1の弁閉状態では、ニードル弁4の当接部46の端面はストッパ部14のストッパ面142に当接しており、ニードル弁4は弁座部2に対して着座していない状態である。このニードル部43と弁ポート21との隙間は、一次室11から二次室12側への冷媒の流れを絞って膨張減圧する「オリフィス」となる。そして、一次室11の冷媒の圧力と二次室12側の冷媒の圧力との差圧による力は、ニードル弁4に対して弁開方向に作用し、一次室11の圧力が高くなると、
図2の
ような弁開状態となる。この差圧による力はコイルばね6の付勢力とバランスしてニードル弁4の位置すなわち弁ポート21の開度が決まる。
【0023】
ここで、弁ポート21で膨張された冷媒は二次室12側では気液混合状態となるが、一次室11側では、冷媒は比較的速度の遅い液冷媒の液状である。ニードル弁4は、摺動軸41がガイド部3のガイド孔31に挿通されることで、軸線Lに沿って移動するようにガイドされるが。このガイド部3は一次室11側に配置されている。
【0024】
そして、コイルばね6及びばね受け5も一次室11側に配置されているが、摺動軸41とガイド孔31の一部と共に、ストッパ部14によりコイルばね6を覆う構造となっている。したがって、コイルばね6に異物が付着するのを防止でき、コイルばね6が最圧縮されるまで、安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによりコイルばね6が振動して異音が発生することをさらに防止できる。また、ガイド孔31と摺動軸41との間の摺動動作に対する冷媒の影響を低減でき、ニードル弁4の安定した作動を確保できる。
【0025】
この実施形態では、弁開度が増加し始める前のニードル部43の軸線L方向の位置はストッパ部14により位置決めされる。すなわち、ブリード流量を決める初期開度である、弁ポート21とニードル弁4との最小隙間は、ストッパ部14、ニードル弁4及び弁座部2の設定位置により決められている。
【0026】
また、ストッパ部14によりニードル弁4が弁座部2に着座しない構造になっているので、例えば、コイルばね6の付勢力、等によりニードル部43が弁ポート21に食い込んでしまうようなことがない。さらに、ストッパ部14によりニードル部43と弁ポート21との最小隙間(オリフィス)を確保する構造となっているので、仮に、この隙間に異物が詰まっても、ニードル弁4を開動作させることで、この異物を流してしまうことができる。すなわち、弁ポートの周囲やニードル部43に小孔などのブリードポートを設ける構造では異物が詰まった状態のままになる可能性があるが、実施形態ではそのようなことがない。
【0027】
また、ニードル弁4の当接部46は円錐台状の形状をしており、ストッパ部14のストッパ面142に当接する面の径が、摺動軸41の外径よりも小さな径となっている。このため、部材の形状のばらつき等による軸線Lからの僅かな傾き、すなわちストッパ面142に対するニードル弁4の直角度の精度に僅かなばらつきがあっても、軸線L方向のニードル弁4の位置の変化が小さくなる。したがって、特にニードル弁4が初期組立状態から回転した場合であっても、初期開度を決める初期ブリード面積が変化することがなく、安定したブリード流量が得られる。特に、実施形態のように、一次室11側にガイド部3、コイルばね6、ばね受け5を配置することで弁ポート21からストッパ面142までの距離が長くなる場合に効果的である。
【0028】
なお、実施形態では、ニードル弁4の二次室12側に位置するボス部44は、Dカット面44aを有することで軸線L回りに非回転対称な形状となっている。これにより、弁ポート21を通過した冷媒の流れによる力は、ニードル弁4に対して軸線Lの両側に対して非対称に作用し、ニードル弁4の振動を防止することができる。
【0029】
また、ストッパ部14はガイド部3に固定されているため、仮に配管の曲がり等により本体ケース1に変形が生じた場合でも、ストッパ部14のストッパ面142とニードル弁4の当接部46との位置関係がずれることなく、性能を維持することが可能になる。
【0030】
また、ストッパ部14には均圧孔143が形成されているので、一次室11の圧力が急激に変化しても、これに追従してストッパ室141の内部の圧力も変化するため、圧力変化の速度によらず、差圧に応じた弁開度を得ることができる。
【0031】
図4は第1実施形態の第1変形例を示す図、
図5は第1実施形態の第2変形例を示す図であり、本体ケース1は図示を省略してある。
図4(A)は
図4(B)におけるA−A断面、
図5(A)は
図5(B)におけるB−B断面である。
【0032】
図4に示す第1変形例は、ガイド部3とストッパ部14の円筒部14Aとの間に「均圧路」としての隙間144を設けたものである。なお、
図4(A)に一点鎖線Pで示すように、ストッパ部14をガイド部3に固定するための円筒部14Aのかしめ部分は、両サイドの一部だけとなっている。これにより、隙間144は、第2実施形態の均圧孔143と同様に、ストッパ室141の内部の圧力を一次室11の圧力変化に追従させることができ、圧力変化の速度によらず、差圧に応じた弁開度を得ることができる。
【0033】
図5に示す第2変形例は、ガイド部3の側面の一部にDカット面を形成することにより、ガイド部3とストッパ部14の円筒部14Aとの間に「均圧路」としての隙間145を設けたものである。この場合も、
図5(A)に一点鎖線Pで示すように、ストッパ部14をガイド部3に固定するための円筒部14Aのかしめ部分は、両サイドの一部だけとなっている。これにより、隙間145は、第2実施形態の均圧孔143と同様に、ストッパ室141の内部の圧力を一次室11の圧力変化に追従させることができ、圧力変化の速度によらず、差圧に応じた弁開度を得ることができる。
【0034】
図6は第2実施形態の絞り装置の弁閉状態の縦断面図である。この第2実施形態において第1実施形態との大きな違いは、ガイド部とストッパ部の構成である。以下、各実施形態及び変形例において、第1実施形態と同じ要素及び対応する要素には同符号を付記する。これらの同符号を付記した要素は、同様な構造で同様な作用効果を奏するものであり、重複する説明は適宜省略する。
【0035】
この第2実施形態に係るガイド部3′は、一次室11内に延びる円筒状の「カバー手段」としてのスリーブ3Aを有している。また、ストッパ部15は、円筒部15Aと底部15Bにより円柱状のストッパ室151を形成している。そして、底部15Bのストッパ室151側の面は、ニードル弁4の当接部46が当接するストッパ面152となっている。円筒15Aはかしめ溝15aを有し、このかしめ溝15aの位置でスリーブ3Aをかしめることにより、ストッパ部15がガイド部3′に固定されている。第1実施形態と同様に、ストッパ部15はストッパ室151を有し、ばね受け5、コイルばね6、ニードル弁4の摺動軸41の一部、固定部45及び当接部46は、ストッパ室151内に配置されている。また、スリーブ3Aと本体ケース1との隙間が一次室11から弁ポート21に対して冷媒を送り出す本体流路10Aとなっている。また、円筒部15Aには、ストッパ室151と一次室11とを連通する「均圧路」としての均圧孔156が形成されている。
【0036】
この第2実施形態では、ガイド部3のスリーブ3Aによりコイルばね6を覆う構造となっており、第1実施形態と同様に、コイルばね6に異物が付着するのを防止でき安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによりコイルばね6が振動して異音が発生することをさらに防止できる。また、均圧孔156により、一次室11の圧力の急激な変化に対して、差圧に応じた弁開度を得ることができる。
【0037】
なお、この第2実施形態でも、ストッパ部15によりニードル弁4が弁座部2に着座しない構造になっているので、ニードル部43が弁ポート21に食い込んでしまうようなことがなく、さらに、第1実施形態と同様に、隙間に異物が詰まっても、ニードル弁4を開動作させることで、この異物を流してしまうことができる。
【0038】
図7は第3実施形態の絞り装置の弁閉状態の縦断面図である。この第3実施形態では、弁座部2′とガイド部3′とが別部材で構成されている。また、ニードル弁7とガイド部3′がストッパ部を構成する。
【0039】
弁座部2′は一次室11内に延びる「カバー手段」としての円筒状のスリーブ2Aを有しており、このスリーブ2A内にガイド部3′が配設され、ガイド部3′の外周面のかしめ溝3aの位置でスリーブ2Aをかしめることにより、ガイド部3′が弁座部2′(スリーブ2A)に固定されている。また、スリーブ2Aと本体ケース1との隙間が一次室11から弁ポート21に対して冷媒を送り出す本体流路10Aとなっている。また、スリーブ2Aには、弁ポート21と一次室11とを連通する横穴23が形成され、ガイド部3′には軸線Lを中心とする円筒状のガイド孔31が形成されている。
【0040】
ニードル弁7は、ガイド部3′のガイド孔31内に挿通される円柱状の摺動軸71と、摺動軸71より径の大きな円柱状の大径部72と、大径部72から二次室12側に向かって次第に径が拡径された円錐状のニードル部73と、ニードル部73から二次室12側の端部に形成されたボス部74と、を有している。ボス部74の外周一箇所にはDカット面74aが形成されている。
【0041】
ばね受け8は、ボス部81にてニードル弁7の摺動軸71の端部に嵌合固着されている。また、ばね受け8はボス部81の外周に形成されたフランジ部82を有している。そして、コイルばね6は、ガイド部3′とばね受け8のフランジ部82との間に圧縮した状態で配設されている。これにより、コイルばね6はニードル弁7を弁閉方向に付勢している。これにより、ばね受け8、コイルばね6、ニードル弁7の摺動軸71の一部は、スリーブ2A内に配置されている。
【0042】
なお、ガイド部3′の弁ポート21側の面はストッパ面33となっており、このストッパ面33にニードル弁7の大径部72が当接し、ニードル弁7の軸線L方向の位置が規制される。
【0043】
この第3実施形態では、弁座部2′のスリーブ2Aとばね受け8によりコイルばね6を覆う構造となっており、第1実施形態と同様に、コイルばね6に異物が付着するのを防止でき安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによりコイルばね6が振動して異音が発生することをさらに防止できる。
【0044】
なお、この第3実施形態でも、ニードル弁7の大径部72とガイド部3のストッパ面33によりニードル弁7が弁座部2に着座しない構造になっているので、ニードル部73が弁ポート21に食い込んでしまうようなことがなく、さらに、第1実施形態と同様に、隙間に異物が詰まっても、ニードル弁7を開動作させることで、この異物を流してしまうことができる。
【0045】
図8は第4実施形態の絞り装置の弁閉状態の縦断面図である。この第4実施形態において第2実施形態との大きな違いは、ストッパ部の構成である。この第4実施形態に係る「カバー手段」としてのストッパ部17は、円筒部17Aと底部17Bにより円柱状のストッパ室171を形成している。また、底部17Bの中心には導通孔173が形成されている。そして、ストッパ部17は、ガイド部3′のかしめ溝3bの位置で円筒部17Aをかしめることによりガイド部3′に固定されている。また、ストッパ17と本体ケース1との隙間が一次室11から弁ポート21に対して冷媒を送り出す本体流路10Aとなっている。また、この第4実施形態では、底部17Bに導通孔173が形成されており、ばね受け5の筒部51が導通孔173内に挿通されている。そして、底部17Bのストッパ室171側の面は、ばね受け5のフランジ部52が当接するストッパ面172となっている。これにより、ニードル弁4の軸線L方向の位置が規制される。
【0046】
この第4実施形態でも、ストッパ部17によりコイルばね6を覆う構造となっており、第12実施形態と同様に、コイルばね6に異物が付着するのを防止でき安定した作動性が得られる。また、冷媒の流れによりコイルばね6が振動して異音が発生することをさらに防止できる。
【0047】
また、この第4実施形態においても、ストッパ部17によりニードル弁4が弁座部2に着座しない構造になっているので、ニードル部43が弁ポート21に食い込んでしまうようなことがなく、さらに、第1実施形態と同様に、隙間に異物が詰まっても、ニードル弁4を開動作させることで、この異物を流してしまうことができる。
【0048】
以上の実施形態では、弁体がニードル弁である例について説明したが、本発明はこれに限らず、弁体はボール弁や頂角の大きな円錐形状の弁などでもよい。この場合も、弁体を付勢する付勢手段がカバー手段で覆われている構造とすればよい。
【0049】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。