JP7153912B2 - expansion valve - Google Patents

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本発明は、膨張弁に関する。 The present invention relates to expansion valves.

自動車に搭載される空調装置等に用いる冷凍サイクルシステムにおいては、設置スペースや配管を省略するために、冷媒の通過量を温度に応じて調整する感温式の膨張弁が使用されている。 2. Description of the Related Art In a refrigerating cycle system used for an air conditioner mounted on an automobile, a temperature-sensitive expansion valve that adjusts the amount of refrigerant passing according to the temperature is used in order to save installation space and piping.

一般的な膨張弁において、弁室内に配設される球状の弁体は、弁室に開口した弁座に対向し配置される。弁体は、弁室内に配置された弁体サポートに支持され、弁本体に取り付けられたばね受け部材と弁体サポートとの間に設置されたコイルバネにより弁座方向へ付勢される。そして、弁体は、パワーエレメントにより駆動される作動棒により押されて、弁座から離間して冷媒の通過を可能にする。弁座と弁体の間の絞り流路を通った冷媒は、出口ポートから蒸発器側へ送られる。 In a general expansion valve, a spherical valve body arranged in a valve chamber is arranged to face a valve seat that opens into the valve chamber. The valve body is supported by a valve body support arranged in the valve chamber, and is urged toward the valve seat by a coil spring installed between a spring receiving member attached to the valve body and the valve body support. The valve body is then pushed by an operating rod driven by the power element to move away from the valve seat to allow passage of the refrigerant. Refrigerant that has passed through the throttle channel between the valve seat and the valve body is sent from the outlet port to the evaporator side.

ところで、冷凍サイクルシステムの起動当初には、弁座と弁体の間の絞り流路を通過する冷媒の液密度が低く、流動抵抗が小さくなるほど冷媒の流速が大きくなって弁部における摩擦音が大きくなるから、その対策として冷媒の流量制限が必要になる。一方、冷凍サイクルの起動時から時間が経過した安定期では、冷凍サイクルの起動時に比べて液密度が高くなっているから摩擦音は小さくなり、そのため過度な流量制限の必要がなく、むしろ十分な冷媒流量を確保したいという相反する要求がある。 By the way, when the refrigerating cycle system is initially started, the liquid density of the refrigerant passing through the throttle channel between the valve seat and the valve body is low, and the flow velocity of the refrigerant increases as the flow resistance decreases, causing frictional noise in the valve section to increase. Therefore, as a countermeasure, it is necessary to limit the flow rate of the refrigerant. On the other hand, in the stable period after the start of the refrigeration cycle, the liquid density is higher than when the refrigeration cycle is started, so the frictional noise is reduced, so there is no need for excessive flow rate restriction, and rather sufficient refrigerant is used. There are conflicting demands to secure the flow rate.

これに対し特許文献１には、冷凍サイクルシステムの起動時における冷媒の通過音の低減と、絞り流路を通過する冷媒の必要流量を確保とをバランスよく両立するように、弁室への冷媒入り口と、弁室の内周部と弁体サポートの外周部との間で形成される間隙通路の隙間を規定した膨張弁が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 1, a refrigerant is introduced into the valve chamber so as to achieve a good balance between reducing the sound of the refrigerant passing when the refrigeration cycle system is started and ensuring the necessary flow rate of the refrigerant passing through the throttle channel. An expansion valve is disclosed that defines an inlet and a clearance of a clearance passage formed between the inner periphery of the valve chamber and the outer periphery of the valve body support.

特許第５３６９２５９号公報Japanese Patent No. 5369259

さらに、冷凍サイクルシステムの能力を高めるべく、単位時間に流れる冷媒の量を増大させたいという要請がある。ところが、特許文献１の膨張弁において、弁室の内周部と弁体サポートの外周部との間で形成される間隙通路の断面積が一定であることから、開弁量を増大させたとしても、その間隙通路で冷媒の流量が制限される虞れがある。これに対し、例えば増大した開弁量に合わせて間隙通路の断面積を予め大きく確保しておけば、この間隙通路により冷媒の流量が制限されないようにすることも可能である。
しかるに、本発明者らの検討結果によれば、間隙通路の断面積を大きくした場合、気泡破裂音が増大する虞れがあることが判明した。気泡破裂音とは、冷媒内に混入した気泡が弁室内で破裂することにより発生する騒音である。しかしながら特許文献１に開示された膨張弁では、このような気泡破裂音を効果的に減少させることができない。 Furthermore, there is a demand to increase the amount of refrigerant that flows per unit time in order to increase the capacity of the refrigeration cycle system. However, in the expansion valve of Patent Document 1, since the cross-sectional area of the clearance passage formed between the inner peripheral portion of the valve chamber and the outer peripheral portion of the valve body support is constant, even if the valve opening amount is increased, However, there is a risk that the flow rate of the refrigerant will be restricted in the clearance passage. On the other hand, for example, if a large cross-sectional area of the gap passage is secured in advance in accordance with the increased valve opening amount, it is possible to prevent the flow rate of the refrigerant from being restricted by the gap passage.
However, according to the results of studies by the present inventors, it has been found that there is a risk of an increase in bubble burst noise when the cross-sectional area of the clearance passage is increased. The bubble bursting noise is a noise generated by the bursting of bubbles mixed in the refrigerant inside the valve chamber. However, the expansion valve disclosed in Patent Document 1 cannot effectively reduce such bubble burst noise.

そこで本発明の目的は、冷媒の流量を確保しつつも、気泡破裂音を減少可能な、改良された膨張弁を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved expansion valve capable of reducing the bubble burst noise while ensuring the flow rate of refrigerant.

上記目的を達成するために、本発明による膨張弁は、
２つの流路をつなぐ弁室に配置され、前記流路間を流れる流体が通過する弁座を備えた弁本体と、
前記弁座に着座することにより前記流体の通過を阻止し、前記弁座から離間することにより前記流体の通過を許容するボールと、前記ボールに連結された鍔部とを備えた可動弁と、
前記可動弁の鍔部を前記弁座に向かって付勢するコイルばねと、
前記コイルばねによる付勢力に抗して、前記可動弁を前記弁座から離間する方向に押圧する作動部材と、を有し、
前記弁室は、前記弁座につながる接続内壁を有し、前記鍔部は、前記接続内壁の径方向内側に位置しており、
前記弁座と前記接続内壁は、連続したテーパ形状を有し、
前記弁座と前記ボールとの間に形成される絞り断面の面積を絞り通過面積とし、
前記可動弁の軸線に直交する面内での前記接続内壁の断面積と前記鍔部の断面積の差を鍔部通過面積としたときに、
前記作動部材の可動範囲にわたって、前記鍔部通過面積は前記絞り通過面積より大きく、
また前記鍔部通過面積は、前記作動部材の移動量に応じて変化する、
ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the expansion valve according to the present invention
a valve body disposed in a valve chamber connecting two flow paths and provided with a valve seat through which fluid flowing between the flow paths passes;
a movable valve comprising: a ball that prevents passage of the fluid by being seated on the valve seat and permits the passage of the fluid by separating from the valve seat; and a flange connected to the ball;
a coil spring that biases the flange of the movable valve toward the valve seat;
an actuating member that presses the movable valve in a direction away from the valve seat against the biasing force of the coil spring;
The valve chamber has a connection inner wall connected to the valve seat, and the collar portion is positioned radially inside the connection inner wall,
The valve seat and the connection inner wall have a continuous tapered shape,
The area of the throttle cross section formed between the valve seat and the ball is defined as the throttle passage area,
When the difference between the cross-sectional area of the connection inner wall and the cross-sectional area of the flange in the plane orthogonal to the axis of the movable valve is defined as the flange passage area,
The flange passage area is larger than the aperture passage area over the movable range of the operating member,
Further, the flange passing area changes according to the amount of movement of the operating member,
It is characterized by

本発明により、冷媒の流量を確保しつつも、気泡破裂音を減少可能な、改良された膨張弁を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an improved expansion valve capable of reducing bubble burst noise while ensuring the flow rate of refrigerant.

図１は、本実施形態における膨張弁１を、冷媒サイクルシステムに適用した例を模式的に示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example in which an expansion valve 1 according to this embodiment is applied to a refrigerant cycle system. 図２は、弁体３及び弁体サポート４２の近傍を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the valve body 3 and the valve body support 42. As shown in FIG. 図３は、弁体３及び弁体サポート４２の近傍を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the valve body 3 and the valve body support 42. As shown in FIG. 図４は、参考例にかかる構成を示す図２と同様な開弁直後の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing the configuration according to the reference example immediately after the valve is opened. 図５は、参考例にかかる構成を示す図３と同様な最大開弁時の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the configuration according to the reference example at the time of maximum valve opening. 図６は、縦軸に弁室から流出する冷媒の流量をとり、横軸に弁体３のリフト量をとって示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the flow rate of the refrigerant flowing out from the valve chamber on the vertical axis and the lift amount of the valve body 3 on the horizontal axis.

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（膨張弁の概要）
図１を参照して、本実施形態における膨張弁１の概要について説明する。図１は、本実施形態における膨張弁１を、冷媒サイクルシステム１００に適用した例を模式的に示す概略断面図である。本実施形態では、膨張弁１は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エバポレータ１０４とに接続されており、これらにより冷媒サイクルシステム１００が構成される。 (Overview of expansion valve)
An outline of an expansion valve 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing an example in which the expansion valve 1 of this embodiment is applied to a refrigerant cycle system 100. As shown in FIG. In this embodiment, the expansion valve 1 is connected to a compressor 101, a condenser 102, and an evaporator 104, which constitute a refrigerant cycle system 100. FIG.

膨張弁１は、円筒状の弁室ＶＳを備える弁本体２と、弁体（ボール）３と、付勢装置４と、作動棒（作動部材）５と、リングばね６とを具備する。 The expansion valve 1 includes a valve body 2 having a cylindrical valve chamber VS, a valve body (ball) 3, an urging device 4, an operating rod (operating member) 5, and a ring spring 6.

弁本体２は、弁室ＶＳに加え、第１流路２１および第２流路２２を備える。第１流路２１は、例えば供給側流路であり、弁室ＶＳには、供給側流路を介して冷媒（流体ともいう）が供給される。第２流路２２は、例えば排出側流路であり、弁室ＶＳ内の流体は、作動棒挿通孔２７及び第２流路２２を介して膨張弁外に排出される。第１流路２１と弁室ＶＳとの間は、第１流路２１より小径の接続路２１ａにより接続されている。 The valve body 2 includes a first flow path 21 and a second flow path 22 in addition to the valve chamber VS. The first flow path 21 is, for example, a supply-side flow path, and refrigerant (also referred to as fluid) is supplied to the valve chamber VS via the supply-side flow path. The second flow path 22 is, for example, a discharge side flow path, and the fluid in the valve chamber VS is discharged to the outside of the expansion valve through the operating rod insertion hole 27 and the second flow path 22 . The first flow path 21 and the valve chamber VS are connected by a connection path 21a having a diameter smaller than that of the first flow path 21 .

弁体３は、弁室ＶＳ内に配置される。弁体３が弁本体２の環状の弁座２０に着座しているとき、第１流路２１と第２流路２２とは非連通状態となる。一方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、第１流路２１と第２流路２２とは連通状態となる。図１は、弁体３が弁座２０から離間した状態を示している。 The valve body 3 is arranged in the valve chamber VS. When the valve body 3 is seated on the annular valve seat 20 of the valve body 2, the first flow path 21 and the second flow path 22 are in a non-communication state. On the other hand, when the valve body 3 is separated from the valve seat 20, the first channel 21 and the second channel 22 are in communication. FIG. 1 shows a state in which the valve body 3 is separated from the valve seat 20 .

作動棒挿通孔２７に隙間を持って挿通された作動棒５の下端は、弁体３の上面に接触している。また、作動棒５は、付勢装置４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧することができる。作動棒５が下方向に移動するとき、弁体３は、弁座２０から離間し、膨張弁１が開状態となる。作動棒５のストローク（可動範囲）が、弁体３の最大リフト量に相当する。 The lower end of the operating rod 5 inserted through the operating rod insertion hole 27 with a gap is in contact with the upper surface of the valve body 3 . Further, the operating rod 5 can press the valve body 3 in the valve opening direction against the biasing force of the biasing device 4 . When the operating rod 5 moves downward, the valve body 3 is separated from the valve seat 20 and the expansion valve 1 is opened. The stroke (movable range) of the operating rod 5 corresponds to the maximum lift amount of the valve body 3 .

リングばね６は、作動棒５の振動を抑制する防振部材である。このリングばね６は、弁本体２の環状部２６に配置されて、内周側に突出した爪部により、作動棒５の外周面に所定の弾性力を付与するようになっている。 The ring spring 6 is a vibration isolating member that suppresses vibration of the operating rod 5 . The ring spring 6 is arranged in the annular portion 26 of the valve body 2 and imparts a predetermined elastic force to the outer peripheral surface of the operating rod 5 by means of claw portions projecting inwardly.

付勢装置４は、円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね４１と、弁体サポート４２と、ばね受け部材４３とを有する。ばね受け部材４３は、弁本体２の弁室ＶＳに開口する開口部２８に螺着されており、コイルばね４１の下端を支持している。ばね受け部材４３と、弁室ＶＳの内壁との間には、Ｏ－リング４４が配置されており、冷媒漏れを防止している。 The biasing device 4 has a coil spring 41 formed by spirally winding a circular wire, a valve body support 42 , and a spring receiving member 43 . The spring receiving member 43 is screwed into an opening 28 of the valve body 2 that opens to the valve chamber VS, and supports the lower end of the coil spring 41 . An O-ring 44 is arranged between the spring receiving member 43 and the inner wall of the valve chamber VS to prevent refrigerant leakage.

図２は、弁体３及び弁体サポート４２の近傍を示す拡大断面図であり、開弁直後の状態を示す。図３は、弁体３及び弁体サポート４２の近傍を示す拡大断面図であり、最大開弁時の状態を示す。図２、３において、ＳＵＳ製の弁体サポート４２は、環状の鍔部４２ａと、鍔部４２ａから下方に延在する円筒状の内側筒体４２ｂとから形成されている。内側筒体４２ｂは、コイルばね４１の上端内側に嵌合しており、鍔部４２ａがコイルばね４１の上端に当接している。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the valve body 3 and the valve body support 42, showing the state immediately after the valve is opened. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the valve body 3 and the valve body support 42, and shows the state at the time of maximum valve opening. 2 and 3, the valve body support 42 made of SUS is formed of an annular collar portion 42a and a cylindrical inner cylindrical body 42b extending downward from the collar portion 42a. The inner cylindrical body 42 b is fitted inside the upper end of the coil spring 41 , and the flange portion 42 a is in contact with the upper end of the coil spring 41 .

鍔部４２ａの上面中央には円錐状のくぼみ４２ｃが形成されており、ここに球状の弁体３を載置して溶接することで、両者は接合される。本実施形態の内側筒体４２ｂとして筒状の部材を用いたが、中実の部材を用いてもよいことは勿論である。なお、弁体３及び弁体サポート４２とで可動弁を構成する。 A conical depression 42c is formed in the center of the upper surface of the collar portion 42a, and the two are joined by placing the spherical valve body 3 therein and welding them. Although a tubular member is used as the inner tubular body 42b in this embodiment, it is of course possible to use a solid member. The valve body 3 and the valve body support 42 constitute a movable valve.

図２、３において、弁室ＶＳは、テーパ状の面からなる弁座２０と、コイルばね４１の周囲に配置された円筒状の大径内壁２０ｂと、弁座２０と大径内壁２０ｂとを接続する接続内壁２０ａとを有している。接続内壁２０ａは、弁座２０に向かうにつれて縮径するテーパ状を有する。なお、図２，３に示すように、ここでは弁座２０と接続内壁２０ａとが、連続したテーパ形状（円錐台形状）を有しているが、弁座２０と接続内壁２０ａとを不連続とし、間に別な壁を設けるようにしてもよい。 2 and 3, the valve chamber VS includes a valve seat 20 having a tapered surface, a cylindrical large diameter inner wall 20b arranged around the coil spring 41, and the valve seat 20 and the large diameter inner wall 20b. It has a connection inner wall 20a for connection. The connection inner wall 20 a has a tapered shape that decreases in diameter toward the valve seat 20 . As shown in FIGS. 2 and 3, the valve seat 20 and the connection inner wall 20a have a continuous tapered shape (truncated cone shape). and another wall may be provided between them.

本実施形態では、弁体３の着座時から作動棒５の最大ストロークまでの範囲(最大ストローク範囲という)内において、鍔部４２ａの上面４２ｄ（弁座２０に近い側の面）位置における軸線Ｘの直交方向外側に、接続内壁２０ａが常に存在する。 In this embodiment, the axis X at the position of the upper surface 42d of the collar portion 42a (the surface on the side closer to the valve seat 20) within the range from when the valve body 3 is seated to the maximum stroke of the operating rod 5 (referred to as the maximum stroke range). There is always a connecting inner wall 20a orthogonally outside of the .

図２に示す開弁直後において、鍔部４２ａの上面４２ｄを軸線Ｘの直交方向に延長した面（点線で示す）と、接続内壁２０ａとの交線ＣＬ１は円となる。交線ＣＬ１の径をφ１とし、鍔部４２ａの外径をＤとしたときに、交線ＣＬ１内の面積と、鍔部４２ａの断面積との差を第１鍔部通過面積Ｓ１とすると、第１鍔部通過面積Ｓ１＝π（（φ１／２）２－（Ｄ／２）２）となる。 Immediately after the valve is opened as shown in FIG. 2, an intersection line CL1 between a plane (indicated by a dotted line) obtained by extending the upper surface 42d of the collar portion 42a in the direction perpendicular to the axis X and the connection inner wall 20a forms a circle. When the diameter of the intersection line CL1 is φ1 and the outer diameter of the collar portion 42a is D, the difference between the area within the intersection line CL1 and the cross-sectional area of the collar portion 42a is defined as the first collar portion passing area S1, The first flange passage area S1=π((φ1/2) 2 -(D/2) 2 ).

図３に示す最大開弁時において、鍔部４２ａの上面４２ｄを軸線Ｘの直交方向に延長した面（点線で示す）と、接続内壁２０ａとの交線ＣＬ２は円となる。交線ＣＬ２の径をφ２とすると、接続内壁２０ａがテーパ状であることから、φ２＞φ１となる。また、交線ＣＬ２内の面積と、鍔部４２ａの断面積との差を第２鍔部通過面積Ｓ２とすると、第２鍔部通過面積Ｓ２＝π（（φ２／２）２－（Ｄ／２）２）となり、φ２＞φ１であるから、Ｓ２＞Ｓ１が成立する。
第１鍔部通過面積Ｓ１を規定するうえで、接続内壁２０ａと鍔部４２ａの最小クリアランス（φ１－Ｄ）／２は、０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であると好ましい。 At the time of maximum valve opening shown in FIG. 3, an intersection line CL2 between a surface (indicated by a dotted line) obtained by extending the upper surface 42d of the collar portion 42a in the direction orthogonal to the axis X and the connection inner wall 20a is a circle. Assuming that the diameter of the intersection line CL2 is φ2, φ2>φ1 because the connection inner wall 20a is tapered. Further, if the difference between the area within the intersection line CL2 and the cross-sectional area of the flange 42a is defined as a second flange passage area S2, then the second flange passage area S2=π((φ2/2) 2 -(D/ 2) 2 ), and since φ2>φ1, S2>S1 holds.
In defining the first flange passage area S1, the minimum clearance (φ1-D)/2 between the connection inner wall 20a and the flange 42a is preferably 0.1 mm or more and 0.3 mm or less.

なお、明らかであるが、最大ストローク範囲内において、任意の開度における鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間の鍔部通過面積Ｓｎは、第１鍔部通過面積Ｓ１以上であり、第２鍔部通過面積Ｓ２以下である。 As is clear, within the maximum stroke range, the flange passage area Sn between the flange 42a and the connection inner wall 20a at any degree of opening is greater than or equal to the first flange passage area S1, and the second flange It is equal to or smaller than the part passing area S2.

さらに、弁座２０と弁体３との間を冷媒が通過する際の最小流路断面は、弁体３の表面と弁座２０とを結ぶ最短線を斜辺とする円錐台形の側面である。これを絞り断面という。図３を参照して、弁座２０の開口内径をｃとし、その開口縁上の任意の位置ｐ１に対して最小距離Ｌをとる弁体３上の位置をｐ２とし、位置ｐ２を通り軸線Ｘを中心とする円の直径をｄとすると、絞り断面の面積に相当する絞り通過面積Ｓ０＝π・Ｌ（ｃ＋ｄ）／２となる。弁体３のリフト量がゼロである閉弁時には、絞り通過面積Ｓ０もゼロである。それから弁体３のリフト量に応じて、絞り通過面積Ｓ０は増大するため、絞り断面を通過する冷媒の量が増加する。作動棒５の最大ストロークの範囲内における、任意の弁体３のリフト量における鍔部通過面積Ｓｎは、当該リフト量における絞り通過面積Ｓ０の１．４倍以上であると好ましい。 Furthermore, the minimum flow passage cross section when the refrigerant passes between the valve seat 20 and the valve body 3 is the side surface of a truncated cone whose oblique side is the shortest line connecting the surface of the valve body 3 and the valve seat 20 . This is called a cross section. Referring to FIG. 3, the inner diameter of the opening of the valve seat 20 is c, the position on the valve body 3 that takes the minimum distance L from an arbitrary position p1 on the opening edge is p2, and the axis X passes through the position p2. Assuming that the diameter of the circle centered at is d, the aperture passing area S0 corresponding to the area of the aperture cross section is obtained as follows: π·L(c+d)/2. When the valve body 3 is closed and the lift amount of the valve body 3 is zero, the throttle passing area S0 is also zero. Since the throttle passage area S0 increases according to the lift amount of the valve body 3, the amount of refrigerant passing through the throttle cross section increases. It is preferable that the flange passage area Sn for an arbitrary lift amount of the valve body 3 within the range of the maximum stroke of the operating rod 5 is at least 1.4 times the throttle passage area S0 for that lift amount.

（膨張弁の動作）
図１を参照して、膨張弁１の動作例について説明する。コンプレッサ１０１で加圧された冷媒は、コンデンサ１０２で液化され、膨張弁１に送られる。また、膨張弁１で断熱膨張された冷媒はエバポレータ１０４に送り出され、エバポレータ１０４で、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。エバポレータ１０４から戻る冷媒は、膨張弁１（より具体的には、戻り流路２３）を通ってコンプレッサ１０１側へ戻される。 (Operation of expansion valve)
An operation example of the expansion valve 1 will be described with reference to FIG. The refrigerant pressurized by the compressor 101 is liquefied by the condenser 102 and sent to the expansion valve 1 . Further, the refrigerant adiabatically expanded by the expansion valve 1 is delivered to the evaporator 104, where it exchanges heat with the air flowing around the evaporator. The refrigerant returning from the evaporator 104 is returned to the compressor 101 side through the expansion valve 1 (more specifically, the return passage 23).

膨張弁１には、コンデンサ１０２から高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサ１０２からの高圧冷媒は、第１流路２１を介して弁室ＶＳに供給される。 The expansion valve 1 is supplied with high-pressure refrigerant from a condenser 102 . More specifically, the high pressure refrigerant from the condenser 102 is supplied to the valve chamber VS through the first flow path 21 .

弁体３が、弁座２０に着座しているとき（換言すれば、膨張弁１が閉状態のとき）には、弁室ＶＳの上流側の第１流路２１と弁室ＶＳの下流側の第２流路２２とは、非連通状態である。他方、弁体３が、弁座２０から離間しているとき（換言すれば、膨張弁１が開状態のとき）には、弁室ＶＳに供給された冷媒は、作動棒挿通孔２７及び第２流路２２を通って、エバポレータ１０４へ送り出される。なお、膨張弁１の閉状態と開状態との間の切り換えは、パワーエレメント８に接続された作動棒５によって行われる。 When the valve body 3 is seated on the valve seat 20 (in other words, when the expansion valve 1 is closed), the first flow path 21 on the upstream side of the valve chamber VS and the downstream side of the valve chamber VS is in a non-communication state with the second flow path 22 of . On the other hand, when the valve body 3 is separated from the valve seat 20 (in other words, when the expansion valve 1 is open), the refrigerant supplied to the valve chamber VS flows through the operating rod insertion hole 27 and the second 2 flow path 22 to the evaporator 104 . Switching between the closed state and the open state of the expansion valve 1 is performed by an operating rod 5 connected to a power element 8 .

パワーエレメント８は、膨張弁１の上端部に配置されている。パワーエレメント８の内部には、ダイアフラム８ａにより仕切られた第１空間８ｂと第２空間８ｃとが設けられ、第１空間８ｂには作動ガスが充填されている。 A power element 8 is arranged at the upper end of the expansion valve 1 . A first space 8b and a second space 8c partitioned by a diaphragm 8a are provided inside the power element 8, and the first space 8b is filled with working gas.

ダイアフラム８ａの下面は、ダイアフラム支持部材８ｄを介して作動棒５の上端に接続される。このため、第１空間８ｂ内の作動ガスが液化されると収縮が生じ、作動棒５は上方向に移動し、液化された作動ガスが気化されると膨張が生じ、作動棒５は下方向に移動する。こうして、膨張弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。 The lower surface of diaphragm 8a is connected to the upper end of operating rod 5 via diaphragm support member 8d. Therefore, when the working gas in the first space 8b is liquefied, contraction occurs, the working rod 5 moves upward, and when the liquefied working gas is vaporized, expansion occurs and the working rod 5 moves downward. move to Thus, the expansion valve 1 is switched between the open state and the closed state.

パワーエレメント８の第２空間８ｃは、戻り流路２３と連通している。このため、戻り流路２３を流れる冷媒の温度、圧力に応じて、第１空間８ｂ内の作動ガスの相（気相、液相等）が変化し、作動棒５が駆動される。換言すれば、図１に記載の膨張弁１では、エバポレータ１０４から膨張弁１に戻る冷媒の温度、圧力に応じて、膨張弁１からエバポレータ１０４に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。 A second space 8 c of the power element 8 communicates with the return flow path 23 . Therefore, the phase of the working gas in the first space 8b (gas phase, liquid phase, etc.) changes according to the temperature and pressure of the coolant flowing through the return passage 23, and the working rod 5 is driven. In other words, in the expansion valve 1 shown in FIG. 1, the amount of refrigerant supplied from the expansion valve 1 toward the evaporator 104 is automatically adjusted according to the temperature and pressure of the refrigerant returning from the evaporator 104 to the expansion valve 1. adjusted.

（本実施形態と参考例との比較）
次に、従来技術に相当する参考例を参照して、本実施形態の効果について説明する。図４は、参考例にかかる構成を示す図２と同様な開弁直後の断面図である。図５は、参考例にかかる構成を示す図３と同様な最大開弁時の断面図である。 (Comparison between the present embodiment and the reference example)
Next, the effect of this embodiment will be described with reference to a reference example corresponding to the prior art. FIG. 4 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing the configuration according to the reference example immediately after the valve is opened. FIG. 5 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the configuration according to the reference example at the time of maximum valve opening.

図４，５の参考例においては、上述した本実施形態に対し、弁室ＶＳ’の大径内壁２０ｂ’が上方へ延長されて、弁座２０とつながっている点が異なる。つまり、参考例においては、接続内壁が設けられておらず、最大ストローク範囲内において、弁体サポート４２の鍔部４２ａの軸線Ｘの直交方向外側に、大径内壁２０ｂ’が常に存在する。 4 and 5 differs from the above-described embodiment in that the large-diameter inner wall 20b' of the valve chamber VS' extends upward and is connected to the valve seat 20. As shown in FIG. That is, in the reference example, no connecting inner wall is provided, and the large diameter inner wall 20b' always exists outside the flange 42a of the valve body support 42 in the direction perpendicular to the axis X within the maximum stroke range.

ここで、大径内壁２０ｂ’内径をφ３とし、鍔部４２ａの外径をφ４とした場合、軸線Ｘに直交する面内における大径内壁２０ｂ’の断面積と鍔部４２ａの断面積の差を第３鍔部通過面積Ｓ３としたときに、第３鍔部通過面積Ｓ３＝π（（φ３／２）２－（φ４／２）２）は一定になる。ただし、開弁直後において、Ｓ３＞Ｓ０であるが、最大開弁時において、Ｓ３＜Ｓ０となる。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。 Here, when the inner diameter of the large-diameter inner wall 20b′ is φ3 and the outer diameter of the collar portion 42a is φ4, the difference between the cross-sectional area of the large-diameter inner wall 20b′ and the cross-sectional area of the collar portion 42a in the plane perpendicular to the axis X is the third collar passage area S3, the third collar passage area S3=π((φ3/2) 2 -(φ4/2) 2 ) is constant. However, S3>S0 immediately after the valve is opened, but S3<S0 at the time of maximum valve opening. Since other configurations are the same as those of the above-described embodiment, the same reference numerals are given and redundant explanations are omitted.

図６は、縦軸に弁室から流出する冷媒の流量をとり、横軸に弁体３のリフト量（作動棒５のストローク量）をとって示すグラフであり、本実施形態の関係を実線Ａで示し、参考例の関係を一点鎖線Ｂで示している。 FIG. 6 is a graph showing the flow rate of the refrigerant flowing out of the valve chamber on the vertical axis and the lift amount of the valve body 3 (the stroke amount of the operating rod 5) on the horizontal axis. A, and the dashed-dotted line B indicates the relationship of the reference example.

参考例において、開弁直後には、弁座２０と弁体３とで形成される絞り断面（絞り通過面積Ｓ０）が、弁室ＶＳ’内で冷媒が通過する最小の流路断面となるので、開弁に従い冷媒の流量も増加してゆく。しかし、Ｓ３＝Ｓ０となった以降、第３通過面積Ｓ３が弁室ＶＳ’内で冷媒が通過する最小の流路断面になるから、弁体３のリフト量がさらに増大しても、絞り断面から流出する冷媒の流量は増大せず、一定となる（図６の一点鎖線Ｂ参照）。このため、さらに冷媒の流量を増大させるべく、コンプレッサの圧縮圧力を増大させると、冷媒中の気泡の混入率が高まり、気泡破裂音の増大を招くこととなる。 In the reference example, immediately after the valve is opened, the throttle cross section (throttle passage area S0) formed by the valve seat 20 and the valve body 3 becomes the minimum channel cross section through which the refrigerant passes in the valve chamber VS'. , the flow rate of the refrigerant increases as the valve opens. However, after S3=S0, the third passage area S3 becomes the minimum passage cross section through which the refrigerant passes in the valve chamber VS'. The flow rate of the refrigerant flowing out from is constant without increasing (see one-dot chain line B in FIG. 6). For this reason, if the compression pressure of the compressor is increased in order to further increase the flow rate of the refrigerant, the mixing rate of air bubbles in the refrigerant increases, resulting in an increase in bubble burst noise.

これに対し本実施形態によれば、開弁直後において、Ｓ１＞Ｓ０であり、また最大開弁時において、Ｓ２＞Ｓ０である。つまり、図６の実線Ａのように、弁体３の最大ストローク範囲内（リフト量０から最大リフト量ＬＭＸの間）において、常に鍔部通過面積Ｓｎが絞り通過面積Ｓ０より大きくなるから、冷媒の流量はリフト量とほぼリニアの関係となる。したがって、流量増大を図るため敢えてコンプレッサの圧縮圧力を増大させる必要はなく、冷媒中の気泡の混入率が高まらず、気泡破裂音は増大しない。 In contrast, according to the present embodiment, S1>S0 immediately after the valve is opened, and S2>S0 at the time of maximum valve opening. That is, as shown by the solid line A in FIG. 6, within the maximum stroke range of the valve body 3 (between the lift amount 0 and the maximum lift amount LMX), the flange passage area Sn is always larger than the throttle passage area S0, so the refrigerant The flow rate has a nearly linear relationship with the lift amount. Therefore, there is no need to intentionally increase the compression pressure of the compressor in order to increase the flow rate, the mixing rate of air bubbles in the refrigerant does not increase, and the bubble burst noise does not increase.

加えて、本実施形態において、鍔部通過面積Ｓｎは、弁体３のリフト量に応じて可変となっている。その効果について説明する。弁体３の開弁時に、第１流路２１（図１）から弁室ＶＳに流入した冷媒は、比較的大径の気泡を含んでいる。弁体３が開弁している間、気泡を含む冷媒は、弁体サポートの鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間を通過し、更に弁体３と弁座２０との間を通過して、第２流路２２側へと流れる。 In addition, in this embodiment, the flange passage area Sn is variable according to the lift amount of the valve body 3 . The effect will be explained. When the valve body 3 is opened, the refrigerant that has flowed into the valve chamber VS from the first flow path 21 (FIG. 1) contains bubbles of relatively large diameter. While the valve body 3 is open, the refrigerant containing air bubbles passes between the flange portion 42a of the valve body support and the connecting inner wall 20a, and further passes between the valve body 3 and the valve seat 20. , to the second flow path 22 side.

冷媒中の気泡は、冷媒と共に鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間を通過する際に、潰されて一段階縮小し、更に弁体３と弁座２０との間の絞り断面を通過する際に、更に潰されてもう一段階縮小する。この際に気泡破裂音が発生する。 The air bubbles in the refrigerant are crushed and contracted by one step when passing between the collar portion 42a and the connection inner wall 20a together with the refrigerant, and further when passing through the throttle cross section between the valve body 3 and the valve seat 20. In addition, it is further crushed and shrinks one more step. At this time, a bubble bursting sound is generated.

仮に、最大ストロークの範囲にわたって鍔部通過面積が一定であり、しかも絞り通過面積より常に大きいとすると、弁体３の開弁直後の絞り通過面積が小さいときに、冷媒は大きな鍔部通過面積の流路断面を通った直後に、小さな絞り通過面積の流路断面を通過することとなる。したがって、鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間を通過した時点では、冷媒中の気泡が比較的大径のままであるから、弁体３と弁座２０との間の絞り断面を通過する際に、短時間で一気に潰されて縮小し、それにより破裂エネルギーが増大し、気泡破裂音の増大を招くこととなる。 Assuming that the flange passage area is constant over the maximum stroke range and is always larger than the throttle passage area, when the throttle passage area of the valve body 3 immediately after opening is small, the refrigerant will flow through the large flange passage area. Immediately after passing through the flow channel cross section, it passes through a flow channel cross section with a small throttle passage area. Therefore, at the time of passing between the collar portion 42a and the connection inner wall 20a, the bubbles in the refrigerant remain relatively large in diameter, so that when passing through the throttle cross section between the valve body 3 and the valve seat 20, the air bubbles remain relatively large. In addition, the bubble is crushed and shrunk at once in a short period of time, thereby increasing the bursting energy and causing an increase in bubble bursting noise.

これに対し本実施形態によれば、鍔部通過面積Ｓｎを可変としているので、弁体３の開弁直後において、絞り通過面積が小さいときには、上流側の鍔部通過面積Ｓｎも小さくなる。したがって、鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間を通過した時点で、冷媒中の気泡が潰されて、ある程度の小径になるから、弁体３と弁座２０との間の絞り断面を通過する際に、更に潰されて縮小しても、破裂エネルギーが大きく増大することはなく、気泡破裂音を抑制できる。つまり、気泡破裂音を時間的に分散させることにより、全体として騒音を抑制することができる。 In contrast, according to the present embodiment, since the collar passage area Sn is variable, immediately after the valve body 3 is opened, when the throttle passage area is small, the upstream collar passage area Sn also becomes small. Therefore, the air bubbles in the refrigerant are crushed and have a small diameter when passing between the flange portion 42a and the connection inner wall 20a. In fact, even if it is further crushed and reduced in size, the bursting energy does not increase greatly, and the bubble bursting sound can be suppressed. That is, noise can be suppressed as a whole by temporally dispersing the bubble bursting sound.

一方、弁体３の最大リフト量に近づくにつれ、絞り通過面積が大きくなると、上流側の鍔部通過面積Ｓｎも大きくなる。かかる場合、鍔部４２ａと接続内壁２０ａとの間を通過した時点では、冷媒中の気泡が潰されにくく、それにより破裂エネルギーは小さく抑えられる代わりに、比較的大径の気泡が冷媒中に残存してしまう。しかし、その後に冷媒が通る弁体３と弁座２０との間の絞り断面の面積も大きいことから、気泡の潰し量も少なくなり、全体として破裂エネルギーを低減することができ、気泡破裂音を低減できる。以上の効果を十分発揮するため、並びに冷媒の流量を不必要に制限しないために、鍔部通過面積Ｓｎには下限及び上限を設けると好ましい。具体的には、最大ストロークの範囲内において、鍔部通過面積Ｓｎを２．０ｍｍ２以上、６．０ｍｍ２以下とするのが好ましい。 On the other hand, as the maximum lift amount of the valve body 3 is approached, the narrower passing area increases, and the upstream flange passing area Sn also increases. In such a case, the air bubbles in the refrigerant are difficult to be crushed when they pass between the flange portion 42a and the connection inner wall 20a, so that the bursting energy is kept small, but relatively large-diameter air bubbles remain in the refrigerant. Resulting in. However, since the area of the throttling cross section between the valve body 3 and the valve seat 20 through which the refrigerant passes after that is also large, the amount of bubble crushing is also small, and the bursting energy can be reduced as a whole, and the bubble bursting noise is reduced. can be reduced. In order to sufficiently exhibit the above effect and not to limit the flow rate of the refrigerant unnecessarily, it is preferable to provide a lower limit and an upper limit to the flange passage area Sn. Specifically, within the range of the maximum stroke, it is preferable to set the flange passing area Sn to 2.0 mm 2 or more and 6.0 mm 2 or less.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Variations of any of the components of the above-described embodiments are possible within the scope of the invention. Also, arbitrary components can be added or omitted in the above-described embodiments.

１ ：膨張弁
２ ：弁本体
３ ：弁体
４ ：付勢装置
５ ：作動棒
６ ：リングばね
８ ：パワーエレメント
２０ ：弁座
２１ ：第１流路
２２ ：第２流路
２３ ：戻り流路
２６ ：環状部
２７ ：作動棒挿通孔
４１ ：コイルばね
４２ ：弁体サポート
４３ ：ばね受け部材
１００ ：冷媒サイクルシステム
１０１ ：コンプレッサ
１０２ ：コンデンサ
１０４ ：エバポレータ
ＶＳ ：弁室

Reference Signs List 1: Expansion valve 2: Valve body 3: Valve element 4: Biasing device 5: Operating rod 6: Ring spring 8: Power element 20: Valve seat 21: First flow path 22: Second flow path 23: Return flow path 26: Annular portion 27: Operating rod insertion hole 41: Coil spring 42: Valve body support 43: Spring receiving member 100: Refrigerant cycle system 101: Compressor 102: Condenser 104: Evaporator VS: Valve chamber

Claims (2)

２つの流路をつなぐ弁室に配置され、前記流路間を流れる流体が通過する弁座を備えた弁本体と、
前記弁座に着座することにより前記流体の通過を阻止し、前記弁座から離間することにより前記流体の通過を許容するボールと、前記ボールに連結された鍔部とを備えた可動弁と、
前記可動弁の鍔部を前記弁座に向かって付勢するコイルばねと、
前記コイルばねによる付勢力に抗して、前記可動弁を前記弁座から離間する方向に押圧する作動部材と、を有し、
前記弁室は、前記弁座につながる接続内壁を有し、前記鍔部は、前記接続内壁の径方向内側に位置しており、
前記弁座と前記接続内壁は、連続したテーパ形状を有し、
前記弁座と前記ボールとの間に形成される絞り断面の面積を絞り通過面積とし、
前記可動弁の軸線に直交する面内での前記接続内壁の断面積と前記鍔部の断面積の差を鍔部通過面積としたときに、
前記作動部材の可動範囲にわたって、前記鍔部通過面積は前記絞り通過面積より大きく、
また前記鍔部通過面積は、前記作動部材の移動量に応じて変化する、
ことを特徴とする膨張弁。 a valve body disposed in a valve chamber connecting two flow paths and provided with a valve seat through which fluid flowing between the flow paths passes;
a movable valve comprising: a ball that prevents passage of the fluid by being seated on the valve seat and permits the passage of the fluid by separating from the valve seat; and a flange connected to the ball;
a coil spring that biases the flange of the movable valve toward the valve seat;
an actuating member that presses the movable valve in a direction away from the valve seat against the biasing force of the coil spring;
The valve chamber has a connection inner wall connected to the valve seat, and the collar portion is positioned radially inside the connection inner wall,
The valve seat and the connection inner wall have a continuous tapered shape,
The area of the throttle cross section formed between the valve seat and the ball is defined as the throttle passage area,
When the difference between the cross-sectional area of the connection inner wall and the cross-sectional area of the flange in the plane orthogonal to the axis of the movable valve is defined as the flange passage area,
The flange passage area is larger than the aperture passage area over the movable range of the operating member,
Further, the flange passing area changes according to the amount of movement of the operating member,
An expansion valve characterized by: 前記作動部材の最大ストロークの範囲内において、前記鍔部通過面積は、前記絞り通過面積の１．４倍以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。 Within the range of the maximum stroke of the operating member, the flange passage area is 1.4 times or more the aperture passage area.
The expansion valve according to claim 1 , characterized in that:
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008180475A (en) 2007-01-26 2008-08-07 Fuji Koki Corp Expansion valve
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