JPH04302784A - Flow control valve - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はカーエアコン、車載用エ
アコン、ルームエアコン、パッケージエアコンおよびこ
れらのヒートポンプエアコン等の冷凍サイクルに使用す
る流量制御弁に関するもので、電気入力信号に比例して
、冷媒の流量を任意に設定でき、冷媒の種類に関係なく
、幅広い制御を行うに適する流量制御弁に関するもので
ある。[Industrial Application Field] The present invention relates to a flow control valve used in the refrigeration cycle of car air conditioners, vehicle-mounted air conditioners, room air conditioners, package air conditioners, and these heat pump air conditioners. The present invention relates to a flow rate control valve that can arbitrarily set the flow rate of refrigerant and is suitable for performing a wide range of control regardless of the type of refrigerant.
【0002】0002
【従来の技術】従来より、電磁弁の技術を利用して冷媒
流量を電気入力信号に応じて連続的に制御可能とした流
量制御弁は、種々提案されている。以下種々の従来例を
引用し、説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, various flow control valves have been proposed that utilize electromagnetic valve technology to continuously control the flow rate of refrigerant in response to an electrical input signal. Various conventional examples will be cited and explained below.
【0003】1.第1の従来例は図11に示す特開昭6
2−45651「膨張弁」を引用して記述する。1. The first conventional example is shown in FIG.
2-45651 ``Expansion valve''.
【0004】この膨張弁は、電磁コイル1に印加する電
気入力信号を矩形流電流として、1周期内の通電比率を
可変させるデューティ駆動方式である。[0004] This expansion valve is of a duty drive type in which the electric input signal applied to the electromagnetic coil 1 is a rectangular current, and the energization ratio within one cycle is varied.
【0005】この方式は、膨張弁本体2に摺動可能に配
設された弁体3が、入力信号に応じて上下動し、側壁に
配設された弁オリフィス6を単位時間当りで開閉するこ
とにより、高圧冷媒流路4から低圧冷媒流路5へ連続的
に冷媒の流量を制御するもので流量ヒステリシスがなく
、構造が簡単で小形・軽量・安価であるという長所を有
する。In this system, a valve body 3 slidably disposed on an expansion valve body 2 moves up and down in response to an input signal, opening and closing a valve orifice 6 disposed on a side wall per unit time. As a result, the flow rate of the refrigerant is continuously controlled from the high-pressure refrigerant flow path 4 to the low-pressure refrigerant flow path 5, and there is no flow hysteresis, and the structure is simple, compact, lightweight, and inexpensive.
【0006】2.第2の従来例を図12に示す特開平2
−38778「冷却回路における電磁膨張弁」を引用し
て記述する。2. A second conventional example is shown in FIG.
-38778 "Electromagnetic expansion valve in cooling circuit" is cited and described.
【0007】この膨張弁は電磁コイル1に印加する電気
入力信号を直流電流とした、電流値制御方式である。こ
の方式は、スプリング15によって弁オリフィス6に当
接しているプランジャ13と一体となった弁体3が、膨
張弁本体2に摺動可能に配設されておりこの弁体が、直
流電流によって発生する磁力により吸引子10側にスプ
リング15の押圧力とバランスする位置まで吸引され、
弁オリフィス6を開放する。つまり、電流値を変化させ
て、弁体3を移動させ弁オリフィス6に対する弁体3の
位置制御(ストローク制御)を行う方式である。This expansion valve is of a current value control type in which the electrical input signal applied to the electromagnetic coil 1 is a direct current. In this method, a valve body 3, which is integrated with a plunger 13 that is in contact with a valve orifice 6 by a spring 15, is slidably disposed on an expansion valve body 2, and this valve body is caused by direct current. Due to the magnetic force, it is attracted to the attractor 10 side to a position where it balances the pressing force of the spring 15,
Open the valve orifice 6. In other words, this is a method of controlling the position (stroke control) of the valve body 3 relative to the valve orifice 6 by moving the valve body 3 by changing the current value.
【0008】3.第3の従来例は図13に示す特開昭和
62−194081「可逆膨張弁」である。3. A third conventional example is ``Reversible Expansion Valve'' shown in JP-A-62-194081 shown in FIG.
【0009】第3の従来例においては、高圧冷媒流路4
と直交した2つの孔があり、図中上方が差圧消去ロッド
25の摺動孔9で、下方が弁オリフィス6となっている
。また、低圧冷媒流路5とプランジャ室26を連通する
均圧孔8が配設されている。従って力のつり合いは、差
圧消去ロッド25の断面積:A1 、弁オリフィスの断
面積A0 、高圧圧力:PH 、低圧圧力:PL 、電
磁力:F、スプリング15の押圧力:K1 、スプリン
グ16の押圧力:K2 とすると、
F+(PH ×A1 )+(PL ×A0 )−(PL
×A1 )−(PH ×A0 )−K1 +K2 =
0となる。In the third conventional example, the high pressure refrigerant flow path 4
There are two holes orthogonal to each other, and the upper part in the figure is the sliding hole 9 for the differential pressure elimination rod 25, and the lower part is the valve orifice 6. Further, a pressure equalizing hole 8 is provided that communicates the low pressure refrigerant flow path 5 with the plunger chamber 26 . Therefore, the balance of forces is: cross-sectional area of the differential pressure elimination rod 25: A1, cross-sectional area of the valve orifice A0, high pressure: PH, low pressure: PL, electromagnetic force: F, pressing force of the spring 15: K1, spring 16. Pressing force: K2, then F+(PH x A1)+(PL x A0)-(PL
×A1 )-(PH ×A0)-K1 +K2 =
It becomes 0.
【0010】ここでA1 =A0 となっているのでF
=K1 −K2 となることから、冷媒の圧力変動に影
響されることなくして弁体3の位置制御(ストローク制
御)が直流電流値に応じて行えるため、冷媒の流量精度
が良い。[0010] Here, since A1 = A0, F
= K1 - K2 Therefore, the position control (stroke control) of the valve body 3 can be performed according to the DC current value without being affected by the pressure fluctuation of the refrigerant, and therefore the refrigerant flow rate accuracy is good.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例は、弁体
が流通口を数十Hzの高速で開閉をくり返すことから、
液冷媒がウォータハンマ現象を生じこれにより配管が共
振し異音が発生すること及び閉弁時の弁ストップ性能が
悪いという短所がある。また弁体は高速で上下動するこ
とから摩耗等の問題を生じ耐久性が劣る。[Problems to be Solved by the Invention] In the first conventional example, since the valve body repeatedly opens and closes the flow port at a high speed of several tens of Hz,
The disadvantages are that the liquid refrigerant causes a water hammer phenomenon, which causes the piping to resonate and generates abnormal noise, and that the valve stop performance when closing the valve is poor. Further, since the valve body moves up and down at high speed, problems such as wear occur and durability is poor.
【0012】又第2の従来例においては、弁体に(高圧
圧力PH −低圧圧力PL )×弁オリフィス断面積A
0 =FB (kgf)の力が図中上方に常に加わるこ
とになる。冷凍サイクル中の高圧圧力は常に変動してい
るため、これによってFB も変動するので、弁体3の
位置(ストローク)は、電流値に応じて定まらなくなる
ので正確な流量制御が出来ない。更に本方式では、周知
の如く流量ヒステリシスが存在するので、増々流量制御
の精度が悪化する。In the second conventional example, the valve body has the following formula: (high pressure PH - low pressure PL) x valve orifice cross-sectional area A
A force of 0 = FB (kgf) is always applied upward in the diagram. Since the high pressure during the refrigeration cycle constantly fluctuates, FB also fluctuates, and the position (stroke) of the valve body 3 becomes unstable depending on the current value, making it impossible to accurately control the flow rate. Furthermore, in this method, since flow rate hysteresis exists as is well known, the accuracy of flow rate control is increasingly deteriorated.
【0013】また、冷凍サイクル中の高圧圧力は最大で
30kgf/cm2 G程度まで増大するので、A0
=0.1cm2 の場合の計算によるとFB =30×
0.1=3kgfとなる。このため弁体が閉弁状態を保
持しかつ弁の封止機能を有するためにはスプリング15
の押圧力を3.5kgf程度に設定する必要があるため
、弁体3を開弁させるのには大きな電磁力を要する。し
たがって電磁コイルが大型となるので実用に適さない。[0013] Furthermore, since the high pressure during the refrigeration cycle increases to a maximum of about 30 kgf/cm2 G, A0
According to the calculation when =0.1cm2, FB =30×
0.1=3kgf. Therefore, in order for the valve body to maintain the valve closed state and have the valve sealing function, the spring 15
Since it is necessary to set the pressing force to about 3.5 kgf, a large electromagnetic force is required to open the valve body 3. Therefore, the electromagnetic coil becomes large, making it unsuitable for practical use.
【0014】更に第3の従来例は、プランジャ13と吸
引子10間の空隙24(磁路の空隙)が構成上、製品間
で同一に出来ないため、この空隙に大きな影響を受ける
電磁力が製品間で異なることになるので、均一な流量精
度が得られない。またこの空隙が弁フルストロークとな
るので、均一な流量精度が得られず品質上の観点から問
題である。Furthermore, in the third conventional example, because the gap 24 (magnetic path gap) between the plunger 13 and the attractor 10 cannot be made the same between products due to the structure, the electromagnetic force that is greatly affected by this gap is Since the flow rate differs between products, uniform flow rate accuracy cannot be obtained. Furthermore, since this gap becomes the full stroke of the valve, uniform flow rate accuracy cannot be obtained, which is a problem from a quality standpoint.
【0015】更に弁体3を完全に弁オリフィス6に密着
させるために、プランジャ13のストロークを弁体3の
ストローク以上に設定(あそび)する必要があること及
び最大電流印加時には、プランジャ13と吸引子10が
密着する構成となっていることから、流量ヒステリシス
が大きくなる欠点も有している。Furthermore, in order to completely bring the valve body 3 into close contact with the valve orifice 6, it is necessary to set (play) the stroke of the plunger 13 to be greater than the stroke of the valve body 3, and when the maximum current is applied, the plunger 13 and the suction Since the child 10 is configured to be in close contact with each other, it also has the disadvantage of increased flow hysteresis.
【0016】また閉弁時には、高圧冷媒が差圧消去ロッ
ド25を摺動孔9のすきまを通り、均圧孔8から低圧冷
媒流路5へ流れ出てしまう。When the valve is closed, high-pressure refrigerant passes through the differential pressure elimination rod 25 through the gap in the sliding hole 9 and flows out from the pressure equalizing hole 8 into the low-pressure refrigerant flow path 5.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、膨張弁本体に高圧側流通孔と直交
する低圧側流通孔を含む貫通孔を配設し、一方を弁体の
摺動孔、一方を弁オリフィスとして用い、この貫通孔に
上下動可能に円筒軸状と円錐状を有し、かつ軸芯に均圧
孔が貫通された弁体を配設する。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, a through hole including a low pressure side circulation hole orthogonal to a high pressure side circulation hole is provided in the expansion valve body, and one side is connected to the valve body. One of the sliding holes is used as a valve orifice, and a valve body is disposed in this through hole so as to be movable up and down, having a cylindrical shaft shape and a conical shape, and having a pressure equalizing hole penetrated through the shaft center.
【0018】更に弁本体に固定されたハウジング内に設
けられた電磁機構により弁体を駆動し、電磁機構に電磁
力の使用範囲を調節するためにプランジャ内に非磁性体
からなる円柱軸状のロッドとスプリングピンを配設し、
弁体の移動量を規定するための非磁性体からなる中空薄
肉円板のスペーサをプランジャと吸引子の対向面間に配
設した。Furthermore, the valve body is driven by an electromagnetic mechanism provided in a housing fixed to the valve body, and a cylindrical shaft made of a non-magnetic material is installed in the plunger in order to adjust the usable range of electromagnetic force in the electromagnetic mechanism. Arrange the rod and spring pin,
A hollow, thin disk spacer made of a non-magnetic material was placed between the opposing surfaces of the plunger and the attractor to regulate the amount of movement of the valve body.
【0019】以上のように構成された弁体に作用する冷
媒圧力による影響は、
PH は冷媒の凝縮温度における飽和圧力PL は冷媒
の蒸発温度における飽和圧力C1 は流量係数
θは弁体円錐部の上部の頂角の円錐の中心軸を含む断面
3角形の半頂角
Lは弁体が閉弁点から軸方向に開弁する際移動する距離
(弁ストローク)
D1 は弁オリフィスの直径
D2 は弁体円筒軸の直径
FO は弁体に開弁方向に作用する力
FC は弁体に閉弁方向に作用する力
とすると
となる。The influence of the refrigerant pressure acting on the valve body constructed as described above is as follows: PH is the saturation pressure at the condensation temperature of the refrigerant PL is the saturation pressure at the evaporation temperature of the refrigerant C1 is the flow coefficient θ is the conical part of the valve body. The half apex angle L of the triangular cross section that includes the central axis of the cone with the upper apex angle is the distance that the valve element moves when opening in the axial direction from the valve closing point (valve stroke) D1 is the diameter of the valve orifice D2 is the valve diameter The diameter FO of the cylindrical shaft of the body is given by the force FC acting on the valve body in the valve opening direction and the force acting on the valve body in the valve closing direction.
【0020】ここでD1 =D2 としてあるので、閉
弁時はL=0であるから、FO =FC となり、弁体
は全く冷媒圧力の影響を受けないことになる。Since D1 = D2 here, L=0 when the valve is closed, so FO =FC, and the valve body is not affected by the refrigerant pressure at all.
【0021】
この式により、軸推力を低減させるためには、弁体
の円錐部の半頂角θと、弁ストロークLを小さく設定す
る必要がある。According to this equation, in order to reduce the axial thrust, it is necessary to set the half apex angle θ of the conical portion of the valve body and the valve stroke L small.
【0022】図3は弁体に作用する軸推力が弁ストロー
クへ与える影響度を弁体の円錐半頂角θをパラメータと
して実験した例である。FIG. 3 is an example of an experiment in which the degree of influence of the axial thrust acting on the valve body on the valve stroke was conducted using the conical half-apex angle θ of the valve body as a parameter.
【0023】これによると、弁ストローク減少率は円錐
半頂角θが45°で最大となり19°で0となる。なお
ストローク減少率は高圧圧力印加時の弁ストローク減少
量において無加圧時弁ストローク量を100とした時の
比率をあらわすものである。According to this, the valve stroke reduction rate reaches its maximum when the cone half apex angle θ is 45°, and reaches 0 when the cone half apex angle θ is 19°. Note that the stroke reduction rate represents the ratio of the valve stroke reduction amount when high pressure is applied to the valve stroke amount when no pressure is applied as 100.
【0024】この関係は図2に示す、すきまSによって
も変化するので、冷凍システムの能力に合わせて、これ
ら円錐半頂角θ、弁ストロークL、すきまSを設定すれ
ば、開弁時の軸推力の発生を押えられるので、弁体は、
何らの力も受けないことになる。This relationship also changes depending on the clearance S shown in FIG. Since the generation of thrust can be suppressed, the valve body
It will not receive any power.
【0025】したがって、弁ストロークは冷媒圧力に無
関係で、電磁力とスプリングの押圧力のみによって決定
されることになる。Therefore, the valve stroke is independent of the refrigerant pressure and is determined only by the electromagnetic force and the pressing force of the spring.
【0026】そこで正確な位置制御を行わせるために、
スプリングの押圧力を調節可能とし、バネ定数Kは、極
力変動を防止したものを用いる。[0026] Therefore, in order to perform accurate position control,
The pressing force of the spring can be adjusted, and a spring constant K is used that prevents fluctuations as much as possible.
【0027】しかし、電磁コイルから発生する磁力は、
図4に示すように、プランジャと吸引子との間の空隙の
大きさにより、磁力が大きく変化するので、この空隙寸
法を均一になるよう調整構造を設ける必要がある。However, the magnetic force generated from the electromagnetic coil is
As shown in FIG. 4, the magnetic force varies greatly depending on the size of the gap between the plunger and the attractor, so it is necessary to provide an adjustment structure to make the size of the gap uniform.
【0028】図4は各電流値における磁力の変化を空隙
をパラメータとしてあらわしたものである。FIG. 4 shows the change in magnetic force at each current value using the air gap as a parameter.
【0029】図5は、図4に記入したスプリングの変位
荷重線図と各電流値の空隙に対する磁力曲線と交差する
点(この点がプランジャの位置制御点(弁リフト点))
をプロットしたものである。FIG. 5 shows the point where the spring displacement load diagram drawn in FIG. 4 intersects the magnetic force curve for the air gap for each current value (this point is the plunger position control point (valve lift point))
is plotted.
【0030】このように図4で空隙寸法が変動すると(
P1 ,P2 ,P3 )電流一弁リフト特性が図5で
示すように大きく変動するので、流量制御精度が悪化す
る。As shown in FIG. 4, when the gap size changes as shown in FIG.
P1, P2, P3) Since the current-valve lift characteristics vary greatly as shown in FIG. 5, the accuracy of flow rate control deteriorates.
【0031】従って本発明では図6(a)(b)に示す
方法により空隙の調整を行うものである。具体的には図
6(a)に示すように弁体円錐部と弁座27を密着させ
た状態にして、吸引子10の端面に厚さt1 なる治具
を配設した後、プランジャ13をこの治具上に配設する
。
更にロッド11を弁体3の上端面に接触する位置まで挿
入し、スプリングピン14を圧入する。Therefore, in the present invention, the gap is adjusted by the method shown in FIGS. 6(a) and 6(b). Specifically, as shown in FIG. 6(a), after placing the conical portion of the valve body and the valve seat 27 in close contact with each other, and placing a jig having a thickness of t1 on the end face of the suction element 10, the plunger 13 is inserted. Place it on this jig. Furthermore, the rod 11 is inserted until it contacts the upper end surface of the valve body 3, and the spring pin 14 is press-fitted.
【0032】この状態は図4のP2 点を決定するもの
である。その後図6(b)に示すように厚さt1 なる
治具を取りはずし、この治具より薄く厚さt2 なる非
磁性体からなるスペーサ12を配設する。これにより図
4のP4 点が決定される。つまり、治具とスペーサの
厚さの差(t1 −t2 )が、弁ストロークLとして
設定されることになる。This state determines the P2 point in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 6(b), the jig having a thickness of t1 is removed, and a spacer 12 made of a non-magnetic material and having a thickness of t2 is provided, which is thinner than this jig. As a result, point P4 in FIG. 4 is determined. In other words, the difference in thickness between the jig and the spacer (t1 - t2) is set as the valve stroke L.
【0033】したがって、このような構成によれば、空
隙の変動がなくなり、しかも弁フルストロークが変動し
ないので、高い流量制御精度が可能となる。[0033] According to such a configuration, therefore, there is no variation in the air gap and, moreover, there is no variation in the valve full stroke, making it possible to achieve high flow rate control accuracy.
【0034】[0034]
【作用】本発明の流量制御弁は次のように作用する。[Operation] The flow control valve of the present invention operates as follows.
【0035】弁オリフィスの直径:D1 と弁体円筒部
の直径D2とが同径に形成され、かつ、弁体に均圧孔が
配設されているので、高圧冷媒流路内の圧力と低圧冷媒
流路内の圧力は、弁体に対して、軸方向にあい反する方
向に均等に作用する。また弁体の円錐部の半頂角θを3
0°以下に設定してあるので、弁体は、これらの圧力の
影響を静的状態はむろん動的状態においても受けない。The diameter D1 of the valve orifice and the diameter D2 of the cylindrical portion of the valve body are formed to be the same diameter, and the pressure equalization hole is provided in the valve body, so that the pressure in the high-pressure refrigerant flow path and the low pressure are the same. The pressure within the refrigerant flow path acts equally on the valve body in opposite directions in the axial direction. Also, the half apex angle θ of the conical part of the valve body is 3
Since the angle is set to 0° or less, the valve body is not affected by these pressures in a dynamic state as well as in a static state.
【0036】したがって弁体は、開弁方向に作用する吸
引力とバネ15の押圧力及び閉弁方向に作用するバネ1
6の押圧力によって、その位置(弁開度)が決定される
。また吸引力及びバネの押圧力の設定は、それぞれ調整
可能な構造となっているので、高精度の位置制御(弁ス
トローク制御)を可能にしたものである。Therefore, the valve body is operated by the suction force acting in the valve opening direction, the pressing force of the spring 15, and the spring 1 acting in the valve closing direction.
The position (valve opening degree) is determined by the pressing force of 6. Furthermore, since the suction force and the spring pressing force are each adjustable, highly accurate position control (valve stroke control) is possible.
【0037】[0037]
【実施例】図1において、2は弁の本体で、高圧冷媒流
路4とこれに直交する、同径の摺動孔9と弁オリフィス
孔6が配設されている。3は、摺動孔9に極めてわずか
なすきまで軸方向に摺動可能に挿入される円筒軸形状部
分と、弁座27に当接する円錐軸形状部分から成る弁体
で、中心部には、均圧孔8が配設されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a main body of a valve, in which a high-pressure refrigerant passage 4, a sliding hole 9 and a valve orifice hole 6 of the same diameter are arranged perpendicularly to the high-pressure refrigerant passage 4. Reference numeral 3 denotes a valve body consisting of a cylindrical shaft-shaped part that is slidably inserted in the axial direction into the sliding hole 9 with a very small gap, and a conical shaft-shaped part that comes into contact with the valve seat 27. A pressure equalizing hole 8 is provided.
【0038】7は、摺動孔9と弁体円筒軸の形成する極
めてわずかなすきまから流れ出る冷媒を封止する低摩擦
材料(例えばテフロンなど)で成形されたパッキンであ
り、ブッシュ22によって固定される。7 is a packing made of a low friction material (such as Teflon) that seals the refrigerant flowing out from the extremely small gap formed between the sliding hole 9 and the cylindrical shaft of the valve body, and is fixed by a bush 22. Ru.
【0039】弁の本体2の低圧冷媒流路5内には、弁体
3を閉弁方向に駆動させるためのバネ16が配設され、
このバネ16の押圧力を調整するために調節ネジ17を
設けてある。A spring 16 for driving the valve body 3 in the valve closing direction is disposed in the low pressure refrigerant passage 5 of the valve body 2.
An adjustment screw 17 is provided to adjust the pressing force of this spring 16.
【0040】13は磁性体からなる円筒軸状のプランジ
ャで、磁性体からなる吸引子10と非磁性体からなるパ
イプ19とバネウケ21によって形成された低圧室に軸
方向に摺動可能に配設されている。Reference numeral 13 denotes a cylindrical shaft-shaped plunger made of a magnetic material, which is disposed so as to be slidable in the axial direction in a low pressure chamber formed by an attractor 10 made of a magnetic material, a pipe 19 made of a non-magnetic material, and a spring ke 21. has been done.
【0041】プランジャ13内には、吸引子10との対
向面に適当な空隙を設けるために、非磁性体からなるロ
ッド11が、吸引子10の内部孔を通り、弁体3の円筒
軸上端面に当接する位置で、スプリングピン14によっ
て固定される。Inside the plunger 13, a rod 11 made of a non-magnetic material passes through an internal hole of the attractor 10 and is placed on the cylindrical axis of the valve body 3 in order to provide an appropriate gap on the surface facing the attractor 10. It is fixed by a spring pin 14 at a position where it abuts the end face.
【0042】このプランジャ13とロッド11の位置決
め及び固定は、ロッドをプランジャに圧入してもよい。
または、ネジによる結合でもよい。The plunger 13 and rod 11 may be positioned and fixed by press-fitting the rod into the plunger. Alternatively, they may be connected by screws.
【0043】12は、弁体3のリフト量を設定するため
の非磁性体からなる中空薄肉円板状のスペーサである。Reference numeral 12 denotes a hollow thin disk-shaped spacer made of a non-magnetic material for setting the lift amount of the valve body 3.
【0044】15は、プランジャ13を押圧するバネで
、バネ16とによって合成される合成バネ定数Kを調整
する目的を合わせもつ。Reference numeral 15 denotes a spring that presses the plunger 13, and has the purpose of adjusting the composite spring constant K that is combined with the spring 16.
【0045】18は、磁性体からなる中空円筒形状のハ
ウジングで、弁の本体2に機械的に結合される。このハ
ウジング18内には、電磁コイル1が配設され、磁性体
からなるキャップ20をハウジング18に機械的に結合
することにより固定される。Reference numeral 18 denotes a hollow cylindrical housing made of a magnetic material, and is mechanically coupled to the valve body 2. The electromagnetic coil 1 is disposed within the housing 18, and is fixed by mechanically coupling a cap 20 made of a magnetic material to the housing 18.
【0046】23は、低圧冷媒が外部に洩れる出ること
を防止するOリングである。Reference numeral 23 denotes an O-ring that prevents low-pressure refrigerant from leaking to the outside.
【0047】図1の状態では、バネ16の押圧力によっ
て、弁体3が、弁座27に押圧されているので、高圧冷
媒流路4から弁オリフィス6を通り、低圧冷媒流路5へ
流れる冷媒は遮断されている。In the state shown in FIG. 1, the valve body 3 is pressed against the valve seat 27 by the pressing force of the spring 16, so that the high-pressure refrigerant flows from the high-pressure refrigerant flow path 4 through the valve orifice 6 to the low-pressure refrigerant flow path 5. Refrigerant is shut off.
【0048】以下、上記の様に構成される流量制御弁の
動作について説明する。電磁コイル1に電気入力信号(
電流)を印加すると、プランジャ13−吸引子10−ハ
ウジング18−キャップ20による磁気回路が構成され
るためその磁束(吸引力)が、プランジャ13を吸引子
10に吸引する。従ってプランジャ13に機械的に結合
されたロッド11が、弁体3を、バネ16の押圧力に打
ち勝って、開弁方向に移動させる。この弁体3の移動量
は、バネ16とバネ15の合成バネ定数Kに移動量Lを
かけた荷重とバランスする位置まで移動する。これによ
って、弁座27が開口するので、高圧冷媒が弁オリフィ
ス6を通り低圧冷媒流路5へ流れる。すなわち、電流値
に対応して、吸引力とK×Lによる荷重のバランス位置
が連続的に変化するので、弁座27と弁体3の円錐部が
形成する開口面積が連続的に可変できる。The operation of the flow control valve constructed as described above will be explained below. Electrical input signal to electromagnetic coil 1 (
When a current) is applied, a magnetic circuit is formed by the plunger 13 - the attractor 10 - the housing 18 - the cap 20, and the magnetic flux (attractive force) attracts the plunger 13 to the attractor 10. Therefore, the rod 11 mechanically connected to the plunger 13 overcomes the pressing force of the spring 16 and moves the valve body 3 in the valve opening direction. The amount of movement of the valve body 3 is such that the valve body 3 moves to a position balanced with the load obtained by multiplying the composite spring constant K of the spring 16 and the spring 15 by the amount of movement L. As a result, the valve seat 27 opens, and the high-pressure refrigerant flows through the valve orifice 6 to the low-pressure refrigerant flow path 5. That is, since the balance position of the attraction force and the load by K×L changes continuously in accordance with the current value, the opening area formed by the valve seat 27 and the conical portion of the valve body 3 can be continuously varied.
【0049】従って、冷媒の流量制御は電磁コイル1に
印加する電流値の制御によって行えるものである。電磁
コイル1に印加する電流の制御は、パルス幅変調方式(
P,W,M方式)が、流量ヒステリシスを極力小さくで
きるので、最適である。Therefore, the flow rate of the refrigerant can be controlled by controlling the current value applied to the electromagnetic coil 1. The current applied to the electromagnetic coil 1 is controlled using a pulse width modulation method (
P, W, M method) is optimal because it can minimize the flow rate hysteresis.
【0050】電磁コイル1への印加を止めたとき、バネ
16の押圧力によって弁体3の円錐部が弁座27に瞬時
に押圧されるので、瞬時に冷媒の流れが止まる。また従
来例の弁構造では、すきまから洩れを生じたが、本実施
例では、パッキンによって、すきまからの洩れを封止し
ているので、冷媒の封止機能が高い。尚本発明によると
吸引子10上に非磁性体のスペーサ12が設けられてい
るので電流値がIMAX 以上になっても吸引子10と
プランジャ13との密着が防止できる。When the application to the electromagnetic coil 1 is stopped, the conical portion of the valve body 3 is instantly pressed against the valve seat 27 by the pressing force of the spring 16, so that the flow of the refrigerant is instantly stopped. Further, in the conventional valve structure, leakage occurred from the gap, but in this embodiment, the packing seals the leakage from the gap, so the refrigerant sealing function is high. According to the present invention, since the non-magnetic spacer 12 is provided on the attractor 10, it is possible to prevent the attractor 10 and the plunger 13 from coming into close contact even if the current value exceeds IMAX.
【0051】また流量の制御精度に関しては、図2に示
すように、弁オリフィスの直径D1 と弁体3の円筒軸
の直径D2 を均しくし、かつ弁体3に均圧孔8が設け
てあり、高圧冷媒圧力及び低圧冷媒圧力は弁体3に対し
て軸方向にあい反する方向に均等に作用するので、これ
ら圧力によって弁体3が受ける荷重は0となる。Regarding the control accuracy of the flow rate, as shown in FIG. Since the high-pressure refrigerant pressure and the low-pressure refrigerant pressure act equally on the valve body 3 in opposite directions in the axial direction, the load that the valve body 3 receives from these pressures becomes zero.
【0052】さらに、冷媒が弁オリフィス6を流れ出る
時に発生する、弁体3を閉弁方向に
弁体3の円錐部半頂角θが45°で最大となり、19°
で0となる。(一実験例)従って本実施例では、このθ
を15°〜30°にすることで、軸推力をも0としてい
る。Further, the half apex angle θ of the conical portion of the valve body 3 in the valve closing direction, which occurs when the refrigerant flows out of the valve orifice 6, reaches a maximum at 45°, and reaches a maximum at 19°.
becomes 0. (An experimental example) Therefore, in this example, this θ
By setting the angle to 15° to 30°, the axial thrust is also set to 0.
【0053】したがって、弁体3を駆動する力が、バネ
力と吸引力の関係で決まり、かつこれらの力は安定した
力であることから、弁体の位置制御(弁ストローク制御
)が正確に行えるので流量の精度が良い。Therefore, since the force that drives the valve body 3 is determined by the relationship between the spring force and the suction force, and these forces are stable, the position control (valve stroke control) of the valve body can be performed accurately. The accuracy of the flow rate is good because it can be done.
【0054】図4は第1実施例の吸引力特性であり、横
軸に空隙(吸引子10とプランジャ13の対向面間の距
離)縦軸に吸引力を示す。図中の実線は電流IMIN
…,IMAX に対応する吸引力を示し、点線及び一点
鎖線はバネの押圧力を示す。FIG. 4 shows the suction force characteristics of the first embodiment, with the horizontal axis representing the gap (distance between the opposing surfaces of the attractor 10 and the plunger 13) and the vertical axis representing the suction force. The solid line in the figure is the current IMIN
..., shows the suction force corresponding to IMAX, and the dotted line and the dashed-dotted line show the pressing force of the spring.
【0055】コイル1に印加する電流値IMIN …I
MAX において吸引力とバネの押圧力の交点P1 …
P4 が、プランジャ13が吸引子10の方向へ移動す
る変位量となる。[0055] Current value applied to coil 1 IMIN...I
At MAX, the intersection point P1 of the suction force and the spring pressing force...
P4 is the displacement amount by which the plunger 13 moves in the direction of the attractor 10.
【0056】図5は、この関係を横軸にコイル1に印加
する電流値IMIN…IMAX 、縦軸に弁ストローク
L(プランジャ変位=空隙)をとって示したもので、電
流値を制御することで弁ストロークを制御することがで
きることを示している。FIG. 5 shows this relationship, with the horizontal axis representing the current values IMIN...IMAX applied to the coil 1 and the vertical axis representing the valve stroke L (plunger displacement = air gap). This shows that the valve stroke can be controlled with
【0057】しかし、図4の交点P1 …P4 は、空
隙の大きさにより(部品寸法、組立精度から発生する誤
差)、PB1 …PB4 またはPC1 …PC3 の
交点に変化するので、図5に示す一点鎖線の弁ストロー
ク特性となる。However, the intersections P1...P4 in FIG. 4 change to the intersections PB1...PB4 or PC1...PC3 depending on the size of the gap (errors caused by component dimensions and assembly accuracy), so the single point shown in FIG. The valve stroke characteristics are shown by the chain line.
【0058】従って印加する電流値に対応した冷媒の流
量を得るためには、この空隙寸法を常に一定に調整出来
る精度が必要となってくる。[0058] Therefore, in order to obtain a flow rate of refrigerant corresponding to the applied current value, it is necessary to have precision that allows the size of this gap to be constantly adjusted to a constant value.
【0059】したがって本実施例では、図6に示す空隙
t1 なる治具28と、弁座に密着させるための押し治
具32を用いて、P1 点を決め次にスペーサ12によ
りP4 点を決める空隙の調整を行えるように構成して
いる。
かかる状態によれば、より流量の制御精度が向上する。Therefore, in this embodiment, the P1 point is determined by using the jig 28 shown in FIG. It is configured so that it can be adjusted. According to such a state, the control accuracy of the flow rate is further improved.
【0060】図7は本発明の第2実施例を示すもので、
その主要な部分である弁体構造の変形例である。FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
This is a modification of the valve body structure, which is the main part.
【0061】本実施例は、弁の本体2に配設された弁オ
リフィス6に円錐形状の弁座27を設け、この弁座27
に着座する平面円板部と摺動孔9に嵌合する円筒軸部分
で形成された弁体3で構成されたものである。かかる構
成にすることにより、第1実施例の流量範囲を、同じ弁
ストロークで拡大させることが可能となる。In this embodiment, a conical valve seat 27 is provided in the valve orifice 6 disposed in the valve body 2.
The valve body 3 is made up of a flat disk portion seated on the valve body 3 and a cylindrical shaft portion fitted into the sliding hole 9. By adopting such a configuration, it becomes possible to expand the flow rate range of the first embodiment with the same valve stroke.
【0062】つまり、第1の実施例は、円錐部の半頂角
を、弁体3に作用する軸推力をなくすために鋭角として
あることから、弁ストロークに対する開口面積は小さく
なるが、軸推力は半頂角を60°以上とすることでもな
くすことが出来るので、本実施例では、同じ弁ストロー
クと同じ弁オリフィス径で得られる最大の開口面積を有
する平板形状としている。In other words, in the first embodiment, the half apex angle of the conical portion is set to an acute angle in order to eliminate the axial thrust acting on the valve body 3, so although the opening area with respect to the valve stroke is small, the axial thrust can also be eliminated by setting the half-vertex angle to 60° or more. Therefore, in this embodiment, a flat plate shape is used that has the maximum opening area that can be obtained with the same valve stroke and the same valve orifice diameter.
【0063】したがって、弁体構造を変えるだけて約2
倍に流量範囲が拡大する。[0063] Therefore, by simply changing the valve body structure, approximately 2
The flow range is doubled.
【0064】図8は本発明の第3実施例を示すものでそ
の主要な部分であるプランジャと吸引子の対向面の変形
例である。FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention, and is a modification of the opposing surfaces of the plunger and the attractor, which are the main parts thereof.
【0065】本実施例は、吸引子特性を変形させること
により弁ストローク範囲を拡大させ流量の制御範囲を拡
大させる目的のものである。The purpose of this embodiment is to expand the valve stroke range and the flow rate control range by changing the attractor characteristics.
【0066】図9は本実施例の吸引力特性を表わしたも
のである。吸引力は空隙に対して変曲点を有し、変曲線
以降、空隙に対して吸引力は除々に変化する。FIG. 9 shows the attraction force characteristics of this embodiment. The suction force has an inflection point with respect to the gap, and after the inflection point, the suction force with respect to the gap gradually changes.
【0067】すなわち、第1の実施例で得られる吸引力
が、大きな空隙の所で得られることからプランジャの移
動量を大きくすることができるので、したがって弁スト
ロークが拡大することになる。That is, since the suction force obtained in the first embodiment is obtained in a large gap, the amount of movement of the plunger can be increased, and therefore the valve stroke is expanded.
【0068】図10は電流に対する弁ストロークLを表
すもので点線が第1の実施例の弁ストロークで、実線が
本実施例の弁ストロークである。FIG. 10 shows the valve stroke L with respect to current, where the dotted line is the valve stroke of the first embodiment, and the solid line is the valve stroke of the present embodiment.
【0069】以上のことから、プランジャと吸引子の対
向面形状を変えるだけで、約1.5倍から2倍に流量範
囲を拡大することができる。From the above, it is possible to expand the flow rate range by approximately 1.5 to 2 times by simply changing the shapes of the opposing surfaces of the plunger and the attractor.
【0070】バネ15及びバネ16を受ける各々の部材
との摩擦力(摺動抵抗)をなくし、流量ヒステリシスを
低減させる目的で、各々の部材と接触する部分にバネの
変位が生じないよう、両端面の座巻きを多重巻きとした
。In order to eliminate frictional force (sliding resistance) between the spring 15 and each member receiving the spring 16 and reduce flow hysteresis, the springs are fixed at both ends to prevent displacement of the springs in the portions that come into contact with each member. The bottom of the mask is wrapped in multiple layers.
【0071】パッキン7は、弁体3の円筒軸外周をシー
ルするために、円筒軸径よりもわずかに小さな径となっ
ていることから、拘束力が発生する。この拘束力は高圧
圧力が高くなるに従い増加する傾向にあるので、高圧圧
力下ではわずかではあるが、このパッキンの拘束力が流
量の制御精度に影響する。Since the packing 7 has a diameter slightly smaller than the diameter of the cylindrical shaft in order to seal the outer periphery of the cylindrical shaft of the valve body 3, a restraining force is generated. Since this binding force tends to increase as the high pressure increases, the binding force of the packing affects the accuracy of flow rate control, albeit slightly, under high pressure.
【0072】したがって、摺動孔9と円筒軸の間で十分
に減圧させパッキンに印加する圧力を小さくするために
ラビリンスシール構造とした。Therefore, a labyrinth seal structure was adopted in order to sufficiently reduce the pressure between the sliding hole 9 and the cylindrical shaft and reduce the pressure applied to the packing.
【0073】合わせて、冷媒封止機能の向上もはかれる
。At the same time, the refrigerant sealing function can also be improved.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
気入力信号に比例して冷媒の流量を任意に設定でき、冷
媒の種類に関係なく幅広い制御を行うに適する流量量制
御弁を提供し得る。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a flow rate control valve that can arbitrarily set the flow rate of refrigerant in proportion to an electrical input signal and is suitable for performing a wide range of control regardless of the type of refrigerant. It is possible.
【図1】本発明流量制御弁の第1の実施例の断面図、FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the flow control valve of the present invention;
【
図2】第1の実施例の弁体部分の断面図、[
FIG. 2 is a sectional view of the valve body portion of the first embodiment,
【図3】弁体
の動特性を示す曲線図、[Figure 3] A curve diagram showing the dynamic characteristics of the valve body,
【図4】第1の実施例の空隙と磁力(吸引力)の関係を
示す曲線図、FIG. 4 is a curve diagram showing the relationship between the air gap and magnetic force (attractive force) in the first embodiment;
【図5】図4における電流と弁ストロークの関係を示す
曲線図、FIG. 5 is a curve diagram showing the relationship between current and valve stroke in FIG. 4;
【図6】図4で示した吸引力の使用範囲を設定する為の
方法を示す断面図、[Fig. 6] A sectional view showing a method for setting the usage range of the suction force shown in Fig. 4;
【図7】本発明の第2の実施例の弁体部分の断面図、FIG. 7 is a sectional view of a valve body portion of a second embodiment of the present invention;
【
図8】本発明の第3の実施例のプランジャと吸引子の対
向面部分の断面図、[
FIG. 8 is a cross-sectional view of the opposing surfaces of the plunger and the attractor according to the third embodiment of the present invention;
【図9】第3の実施例の空隙と磁力(吸引力)の関係を
示す曲線図、FIG. 9 is a curve diagram showing the relationship between the air gap and magnetic force (attractive force) in the third embodiment;
【図10】図9による電流と弁ストロークの関係を示す
曲線図、FIG. 10 is a curve diagram showing the relationship between current and valve stroke according to FIG. 9;
【図11】従来の流量制御弁の一例を示す断面図、FIG. 11 is a sectional view showing an example of a conventional flow control valve;
【図
12】従来の流量制御弁の他の例を示す断面図、FIG. 12 is a sectional view showing another example of a conventional flow control valve;
【図1
3】従来の流量制御弁の更に他の例を示す断面図。[Figure 1
3] A sectional view showing still another example of a conventional flow control valve.
1…電磁機構、2…弁本体、3…弁体、4…高圧側流通
孔、5…低圧側流通孔、6…弁オリフィス、9…摺動孔
、10…吸引子、11…ロッド、12…スペーサ、13
…プランジャ、14…スプリングピン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Electromagnetic mechanism, 2...Valve body, 3...Valve body, 4...High pressure side circulation hole, 5...Low pressure side circulation hole, 6...Valve orifice, 9...Sliding hole, 10...Suction element, 11...Rod, 12 ...Spacer, 13
...Plunger, 14...Spring pin.
Claims (7)
側流通孔を含む貫通孔を有し、一方には弁体の摺動孔を
形成し、他方に弁オリフィスを設けると共に該摺動孔に
軸方向に移動可能に挿入され弁オリフィスと接離する弁
体を設け、前記弁本体に固定されたハウジング内に設け
られた電磁機構により該弁体を駆動し、電磁機構に電磁
力の使用範囲を調節するためにプランジャ内に非磁性体
からなる円柱軸状のロッドとスプリングピンを配設し、
更に弁体の移動量を規定するための非磁性体からなる中
空薄肉円板のスペーサをプランジャと吸引子の対向面間
に配設してなることを特徴とする流量制御弁。Claim 1: The valve body has a through hole including a low pressure side flow hole that intersects with a high pressure side flow hole, one side is formed with a sliding hole for the valve body, and the other side is provided with a valve orifice, and the sliding hole is formed in the valve body. A valve body is provided that is movably inserted into the hole in the axial direction and moves into and out of contact with the valve orifice, and the valve body is driven by an electromagnetic mechanism provided in a housing fixed to the valve body, and the electromagnetic force is applied to the electromagnetic mechanism. In order to adjust the range of use, a cylindrical shaft-shaped rod made of non-magnetic material and a spring pin are arranged inside the plunger.
The flow control valve further comprises a hollow thin disk spacer made of a non-magnetic material for regulating the amount of movement of the valve body, and arranged between opposing surfaces of the plunger and the attractor.
径の円筒部と、30°〜60°の鋭角な円錐部から成り
、更に均圧孔を配設し、高圧側及び低圧側の冷媒圧力の
作用を排除したことを特徴とする請求項1記載の流量制
御弁。2. The shape of the valve body consists of a cylindrical part with the same diameter as the valve orifice diameter and a conical part with an acute angle of 30° to 60°. The flow control valve according to claim 1, characterized in that the effect of refrigerant pressure is eliminated.
弁座を配設し、弁体形状を弁オリフィス径と同径の円筒
部と、弁座に着座する平面部を有する形状としたことを
特徴とする請求項1記載の流量制御弁。3. A valve seat is disposed around the valve orifice portion of the valve body, and the valve body has a shape having a cylindrical portion having the same diameter as the valve orifice diameter and a flat portion that seats on the valve seat. The flow control valve according to claim 1, characterized in that:
孔から低圧側へ流出する冷媒を封止するために、摺動孔
と円筒部で形成されたラビリンスシール構造とするとと
もに、更に円筒部外周をパッキンシール構造としたこと
を特徴とする請求項1記載の流量制御弁。4. In order to seal the refrigerant flowing from the high-pressure side through the cylindrical portion of the valve body and from the pressure equalization hole to the low-pressure side, a labyrinth seal structure is formed by the sliding hole and the cylindrical portion, and 2. The flow control valve according to claim 1, further comprising a packing seal structure on the outer periphery of the cylindrical portion.
状としたことを特徴とする請求項1記載の流量制御弁。5. The flow control valve according to claim 1, wherein opposing surfaces of the plunger and the suction element have a planar shape.
凸とし他方を凹としたことを特徴とする請求項1記載の
流量制御弁。6. The flow control valve according to claim 1, wherein one of the facing surfaces of the plunger and the suction element is convex and the other is concave.
グの両端面座巻きを完全密着多重巻きとしたことを特徴
とする請求項1記載の流量制御弁。7. The flow rate control valve according to claim 1, wherein the end windings on both end faces of the spring disposed on the suction element and the valve body are completely tightly wound multiple times.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3093464A JPH04302784A (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Flow control valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3093464A JPH04302784A (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Flow control valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04302784A true JPH04302784A (en) | 1992-10-26 |
Family
ID=14083061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3093464A Pending JPH04302784A (en) | 1991-03-30 | 1991-03-30 | Flow control valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04302784A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006266634A (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Fuji Koki Corp | Solenoid expansion valve |
JP2006266663A (en) * | 2005-02-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Expansion valve and air conditioner |
JP2009115291A (en) * | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Denso Corp | Linear solenoid |
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1991
- 1991-03-30 JP JP3093464A patent/JPH04302784A/en active Pending
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