JP4596640B2 - Variable orifice device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流路を流れる流体の温度に応じて絞り量(弁開度)を自動的に調節できるようされた可変オリフィス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、カーエアコンに用いられる冷凍サイクル等においては、その流路を流れる流体(冷媒)の流量を、その流体の温度に応じて変化させること、例えば、起動時に低圧側の冷媒温度が高い場合にはその流量を増加させ、起動後、冷媒温度が下がるに従いその流量を減少させること、が望まれる場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、流路を流れる流体の流量を、その流体の温度に応じて変化させるべく、流路に可変オリフィス装置を設けることは、従来より考えられているが、従来の可変オリフィス装置は、組み立て性、流路(導管)への組み込み性等がさほど考慮されておらず、構造が複雑で部品点数が多く、製造コストが高くなる嫌いがあった。
【0004】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、流路を流れる流体の流量を、その流体の温度に応じて可変調整とすることができ、かつ、組み立て性、流路(導管)への組み込み性等に優れ、構造の簡素化、部品点数の削減、製造コストの低減を図ることができるようにされた可変オリフィス装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る可変オリフィス装置は、流体が流れる流路に組み込まれ、線膨張係数の異なる異種材料からなるオリフィスケースと弁体とを備え、前記オリフィスケースの一端側に絞り通路が形成され、前記オリフィスケース内に前記弁体が伸縮自在に挿入されるとともに、該弁体の基端部が前記オリフィスケースの他端側に固定され、流体の温度変化に応じて生じる前記オリフィスケースと前記弁体との伸縮量の差により、流路を流れる流体は前記弁体で前記絞り通路を流れる流量を可変調整するものであり、前記オリフィスケースは、その外周に前記流路を封止するためのOリングが装着される大径部が一端側に形成され、該大径部から流路に沿って伸びる、前記流路に内接する矩形断面外形の筒状ケース部が他端側に形成されていることを特徴としている。
【0006】
この場合、好ましい態様では、前記オリフィスケース及び前記弁体のうちの一方が金属製で、他方が樹脂製とされる。
【0007】
また、前記弁体は、好ましくは、その基端部に前記オリフィスケースの他端部に形成された雌ねじ部に螺合せしめられる雄ねじ部が形成され、その先端部に前記絞り通路に対向配置される絞り用円錐状部が形成された棒状体からなる。
他の好ましい態様では、前記弁体は、その基端部に前記オリフィスケースの他端部に形成された雌ねじ部に螺合せしめられる雄ねじ部が形成された棒状体と、該棒状体の先端部に連結されて前記絞り通路に挿通せしめられ、その外端側に絞り用円錐状部が形成されたピン状体とからなる。
【0008】
このような構成とされた本発明に係る可変オリフィス装置の好ましい態様においては、それを組み立てるにあたっては、オリフィスケースの筒状ケース部内に棒状体からなる弁体を挿入し、その基端部に形成された雄ねじ部を前記筒状ケース部の他端部に形成された雌ねじ部に螺合させて位置決め固定する。この状態では、弁体の先端(絞り用円錐状部の先端)がオリフィスケースの大径部に形成されている絞り通路から所定の距離だけ離隔せしめられた位置に対向配置される。
【0009】
この可変オリフィス装置を流路(導管)に組み込むにあたっては、前記オリフィスケースの大径部の外周にOリングを装着して、導管内に押し込むだけでよく、これにより、前記大径部と導管内周面との間が前記Oリングにより封止され、かつ、好ましい態様では、矩形断面外形を有する前記筒状ケース部の四つのコーナー部が前記導管内周面に内接するとともに、該筒状ケース部の外周四面と導管内周面との間に四つの流路が形成される。
【0010】
この場合、前記弁体の先端と絞り通路との離隔距離が弁開度とされ、この弁開度が大きいほど、前記絞り通路を流れる流体の流量が増加する。そして、前記弁開度は、線膨張係数の異なる異種材料からなる前記オリフィスケースと前記弁体との、流体の温度変化に応じて生じる伸縮量の差により変化する。
【0011】
ここで、例えば、前記弁体が金属製で、前記オリフィスケースが樹脂製とされ、冷凍サイクルを構成する導管内を流体(高圧の冷媒)が可変オリフィス装置の一端側(大径部側)から他端側に向けて流されると仮定すると、冷媒は、絞り通路から、該絞り通路と弁体の先端との間に形成される隙間(前記弁開度に相当する)を通り、さらに、該筒状ケース部に形成された通し穴からその外周四面と導管内周面との間に形成された流路に流出して導管下流側へと流れる。
【0012】
前記絞り通路を出た冷媒は、膨張して降温されるので、可変オリフィス装置を流れる冷媒の温度は次第に下がり、この冷媒温度の低下により、前記弁体及び前記オリフィスケース(の筒状ケース部)は縮むが、その縮み量は、金属製の弁体に比して樹脂製のオリフィスケースの方がかなり大きく(線膨張係数は5〜10倍)、その縮み量の差だけ、前記弁体の先端と絞り通路との離隔距離とされる弁開度が小さくなり、これによって、前記絞り通路を流れる冷媒流量が減じられる。
このように、本発明の可変オリフィス装置においては、流路を流れる流体の流量を、その流体の温度に応じて可変とすることができる。
【0013】
また、本発明の可変オリフィス装置は、基本的には、オリフィスケースと弁体の2部品で構成されるので、構造の簡素化、部品点数の削減が図られ、さらに、オリフィスケースに弁体を螺合させること等により簡単に組み立てることができる上、Oリングを装着する等して流路(導管)に押し込むだけで組み付けることができるので、組み立て性、流路(導管)への組み込み性等に優れたものとなり、製造コスト、組立及び組込コストの低減を図れる。
【0014】
前記に加えて、本発明の可変オリフィス装置の好ましい態様では、前記オリフィスケース内の前記弁体の先端若しくは前記弁体の先端と対面する位置に、閉弁機能を有した弁が配設される。
前記閉弁機能を有した弁としては、例えば、前記オリフィスケースの大径部内に配在されて、前記絞り通路あるいはそれと前記弁体との間に形成される隙間等を開閉する閉弁用弁体と、該閉弁用弁体を通常の流れ方向とは逆方向、つまり、前記絞り通路等を閉じる方向に付勢するコイルばね等の付勢手段とで構成したものが挙げられる。
【0015】
このように、閉弁機能を有した弁を配設した可変オリフィス装置では、例えば、冷凍サイクルの作動時には、当該可変オリフィス装置の上流側(コンプレッサ側)の方が下流側(エバポレータ側)より流体(冷媒)との圧力差が高いので、前記閉弁機能を有した弁は、その閉弁用弁体が前記コイルばね等の付勢手段の付勢力に抗して押し下げられ、前記絞り通路あるいはそれと前記弁体との間に形成される隙間等を開く開状態となる。
【0016】
それに対し、冷媒サイクルの作動を停止すると、当該可変オリフィス装置の上流側の圧力は急速に低下し、下流側との圧力差が小さくなる。このときには、前記閉弁機能を有した弁は、その閉弁用弁体が前記コイルバネ等の付勢手段の付勢力により通常の流れ方向とは逆方向に押圧移動せしめられ、前記絞り通路あるいはそれと前記閉弁用弁体との間に形成される隙間等を閉じる閉状態となる。
【0017】
このように、本発明の可変オリフィス装置に閉弁機能を有した弁を配設することで、冷凍サイクルの作動を停止状態で流体が当該可変オリフィス装置を介して上流側から下流側へ流れることを防止でき、エバポレータへの冷媒液の流入を防ぐことができる。冷凍サイクルにおいて、このエバポレータへの液冷媒の流入を防ぐことにより、再起動時でのコンプレッサへの液流入を押さえることができ、コンプレッサへのトルク負荷を低減できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る第1実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠斜視図、図2は、その部分切欠断面図、図3は、その主要部の拡大断面図である。
【0019】
図示の第1実施形態の可変オリフィス装置1は、図2(A)において、左側(IN側)から右側(OUT側)へと冷媒が流される、冷凍サイクルを構成する導管5に組み込まれるようにされており、線膨張係数の異なる異種材料からなるオリフィスケース10と弁体20とを備える。ここでは、オリフィスケース10は樹脂(例えばポリアセタール)製とされ、弁体20は金属(例えばSUS303)製とされている。
【0020】
前記オリフィスケース10は、一端側(図2(A)の左端側)に設けられた大径部12と、該大径部12から冷媒流路を形成する導管5に沿って伸びる、前記導管5に内接する(図2(B)参照)矩形断面外形の筒状ケース部11と、からなっている。前記大径部12の中央には、絞り通路14が貫通せしめられ、その外周には、流路を封止するためのOリング18が装着されるリング溝13が形成されている。前記筒状ケース部11の一端部(大径部12側)の四面にはそれぞれ通し穴16が形成されている。
【0021】
前記弁体20は、前記筒状ケース部11に遊挿され、その基端部(図2(A)の右端部)に前記オリフィスケース10の筒状ケース部11の他端部に形成された雌ねじ部17に螺合せしめられる雄ねじ部24が形成された円柱部21と、該円柱部21から前記大径部12側に突出せしめられた小径先端部22と、からなる段付きの棒状体とされ、前記小径先端部22の先端は、前記絞り通路14に対向配置される絞り用円錐状部が形成されている。
【0022】
このような構成とされた本発明第1実施形態の可変オリフィス装置1においては、それを組み立てるにあたっては、オリフィスケース10の筒状ケース部11内に棒状体からなる弁体20を挿入し、その基端部に形成された雄ねじ部24を前記筒状ケース部11の他端部に形成された雌ねじ部17に螺合させて位置決め固定する。この状態では、図3に示される如くに、弁体20の先端(小径先端部22における絞り用円錐状部の先端)がオリフィスケース10の大径部12に形成されている絞り通路14(大径部12の右端)から所定の距離(ΔL)だけ離隔せしめられた位置に対向配置される。
【0023】
この可変オリフィス装置1を流路を形成する導管5に組み込むにあたっては、前記オリフィスケース10の大径部12の外周にOリング18を装着して、導管5内に押し込むだけでよく、これにより、前記大径部12と導管5の内周面との間が前記Oリング18により封止され、かつ、図2(B)に示される如くに、矩形断面外形を有する前記筒状ケース部11の四つのコーナー部が前記導管5の内周面に内接するとともに、該筒状ケース部11の外周四面と導管5の内周面との間に四つの流路が形成される。
【0024】
この場合、前記弁体20の先端と絞り通路14(大径部12の左端)との離隔距離、言い換えれば、図3に示される如くに、そのときの前記筒状ケース部11の長さLbから前記弁体10の長さLaを減じた値が弁開度ΔLとされ、この弁開度ΔLが大きいほど、前記絞り通路14を流れる冷媒の流量が増加する。そして、前記弁開度ΔLは、樹脂製のオリフィスケース10と金属製の弁体20との、冷媒の温度変化に応じて生じる伸縮量の差により変化する。
【0025】
ここでは、樹脂(POM)製のオリフィスケース10の、20°Cにおける線膨張係数は102×10-6/℃であり、金属(SUS303)製の弁体20の線膨張係数は14.7×10-6/℃とされ、冷凍回路を構成する導管5内を高圧の冷媒が可変オリフィス装置1の一端側(IN側)から他端側(OUT側)に向けて流される。
【0026】
このため、冷媒は、絞り通路14から、該絞り通路14と弁体20の先端との間に形成される隙間(前記弁開度ΔLに相当する)を通り、さらに、該筒状ケース部11に形成された四つの通し穴16からその外周四面と導管5の内周面との間に形成された流路に流出して導管5の下流側へと流れる。
【0027】
前記絞り通路14を出た冷媒は、膨張して降温されるので、可変オリフィス装置1を流れる冷媒の温度は次第に下がり、この冷媒温度の低下により、前記弁体20及び前記オリフィスケース10(の筒状ケース部11)は縮むが、その縮み量は、前記線膨張係数に応じたものとなり、その縮み量の差だけ、前記弁体20の先端と絞り通路14との離隔距離とされる弁開度ΔLが小さくなる(図4の弁開度−温度特性を表すグラフを参照)、これによって、前記絞り通路14を流れる冷媒流量が減じられる。
このように、本発明第1実施形態の可変オリフィス装置1においては、流路を流れる流体の流量を、その流体の温度に応じて可変とすることができる。
【0028】
また、本実施形態の可変オリフィス装置1は、基本的には、オリフィスケース10と弁体20の2部品で構成されたので、構造の簡素化、部品点数の削減が図られ、さらに、オリフィスケース10に弁体20を螺合させることにより簡単に組み立てることができる上、Oリング18を装着する等して流路(導管5)に押し込むだけで組み付けることができるので、組み立て性、流路(導管)への組み込み性等に優れたものとなり、製造コスト、組立及び組込コストの低減を図れる。
【0029】
図5は本発明に係る第2実施形態の可変オリフィス装置2を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図、図6は、その主要部の拡大断面図を示している。
図示実施形態の可変オリフィス装置2は、第1実施形態と同様に、図5において、左側(IN側)から右側(OUT側)へと冷媒が流される、冷凍サイクルを構成する導管5に組み込まれるようにされており、第1実施形態のものと材質は異なるが同一形状の金属(SUS303)製のオリフィスケース10’と、第1実施形態のものと材質が異なり、かつ、形状構成も若干異なる樹脂(POM)製の弁体30と、を備える。
【0030】
前記弁体30は、その基端部に前記オリフィスケース10’の他端部に形成された雌ねじ部17に螺合せしめられる雄ねじ部34が形成され、前記オリフィスケース10’の筒状ケース部11’に伸縮自在に遊挿された円柱状の棒状体31と、該棒状体31の先端部に連結されたピン状体35と、からなり、該ピン状体35は、前記棒状体31の先端部にねじ込まれて(圧入等でも可)連結された雄ねじ部38と、前記絞り通路14に挿通せしめられた挿通部37と、該挿通部の外端側(IN側)に設けられた絞り用円錐状部36と、からなっている。
【0031】
このような構成とされた第2実施形態の可変オリフィス装置2においては、金属製のオリフィスケース10’より樹脂製の弁体30の方が線膨張係数が大きくなるので、冷媒の温度が低下すると、前記絞り用円錐状部36と前記絞り通路14との離隔距離とされる弁開度が小さくなり、これによって、前記絞り通路14を流れる冷媒流量が減じられ、前記第1実施形態の可変オリフィス装置1と略同様な作用効果が得られる。
【0032】
図7は本発明に係る第3実施形態の可変オリフィス装置3を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図、図8は本発明に係る第4実施形態の可変オリフィス装置4を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図である。
図7、図8に示される第3及び第4の可変オリフィス装置3、4は、第1及び第2実施形態とは逆に、図7、図8において、右側(IN側)から左側(OUT側)へと冷媒が流される、冷凍サイクルを構成する導管5に組み込まれるようにされており、第3実施形態の可変オリフィス装置3は、第1実施形態のものと材質は異なるが同一形状の金属(SUS303)製のオリフィスケース10’と樹脂(POM)製の弁体20’と、を備える。また、第4実施形態の可変オリフィス装置4は、第2実施形態のものと材質は異なるが同一形状の樹脂(POM)製のオリフィスケース10と金属(SUS303)製の弁体30’と、を備える。
【0033】
かかる構成の第3及び第4実施形態の可変オリフィス装置3、4においては、温度変化に応じて縮み作用を生じる弁体が絞り通路の前段(冷媒のIN側に近い位置)に配置されているので、弁体は冷媒温度を感知し、高圧側の冷媒温度は冷凍サイクルの起動時は低く、起動後は上昇することから、第1実施形態及び第2実施形態とはオリフィスケースと弁体との組合せを逆の組合せとすることによって、その起動時の冷媒温度が低い場合に弁開度は大きくなり、その起動後は温度が上昇して弁開度は小さくなる。したがって、第1及び第2実施形態の可変オリフィス装置1、2と同様な作用効果が得られる。
【0034】
図9に示される第5実施形態の可変オリフィス装置1Aは、図1〜図3に示される第1実施形態の可変オリフィス装置1と基本構成が同じものに、閉弁機能を有した弁50を付設したものである。
すなわち、図示実施形態の可変オリフィス装置1Aは、図9(A)において、左側(IN側)から右側(OUT側)へと冷媒が流される、冷凍サイクルを構成する導管5に組み込まれるようにされており、第1実施形態と同様に樹脂製のオリフィスケース10と金属製の弁体20とを備え、該弁体20の先端に、冷媒の逆流を防止する閉弁機能を有した弁50が配設されている。
【0035】
この閉弁機能を有した弁50は、前記絞り通路14を開閉する、前記弁体20の先端部22の絞り用円錐状部を兼用する円錐状の閉弁用弁体51と、該閉弁用弁体51を通常の流れ方向(IN→OUT)とは逆方向、つまり、絞り通路14を閉じる方向に付勢する付勢手段としてのコイルばね52とを備える。
ここでは、前記閉弁用弁体51の後面と前記弁体20の先端部22との間に前記コイルばね52が縮装されるとともに、前記閉弁用弁体51の後面側中央には、前記弁体20の先端部中央に穿設された案内穴56に摺動自在に嵌挿される案内ロッド55が突設され、かつ、前記閉弁用弁体51の後面及び前記弁体20の先端部22には、前記コイルばね52を伸縮自在に案内する案内筒部54、56が突設されている。
【0036】
かかる閉弁機能を有した弁50を配設した可変オリフィス装置1Aでは、例えば、冷凍サイクルの作動時には、当該可変オリフィス装置1Aの上流側(IN側=コンプレッサ側)の冷媒の圧力Piと下流側(OUT側=エバポレータ側)の冷媒の圧力Poとの圧力差が高いので、前記閉弁機能を有した弁50は、図9(A)に示される如くに、その閉弁用弁体51が前記コイルばね52の付勢力に抗して、前記案内筒部53、54同志が接当する位置まで押し下げられ、該閉弁用弁体51と前記絞り通路14の右端(前記大径部12の右端)とは、第1実施形態の可変オリフィス装置1における弁体20の絞り用円錐状部と前記絞り通路14の右端(前記大径部12の右端)との離隔距離(ΔL)と同じ距離だけ離間せしめられ、前記絞り通路14は開状態となる。
【0037】
したがって、冷凍サイクルの作動時には、第1実施形態と同様に、前記絞り通路14を出た冷媒は、膨張して降温されるので、可変オリフィス装置1Aを流れる冷媒の温度は次第に下がり、この冷媒温度の低下により、前記閉弁用弁体51を含む弁体20及び前記オリフィスケース10(の筒状ケース部11)は縮むが、その縮み量は、前記線膨張係数に応じたものとなり、その縮み量の差だけ、前記弁体20の先端と絞り通路14との離隔距離とされる弁開度ΔLが小さくなり、これによって、前記絞り通路14を流れる冷媒流量が減じられ、その結果、流路を流れる冷媒流量が、その温度に応じて調節される。
【0038】
それに対し、冷凍サイクルを停止すると、当該可変オリフィス装置1Aの上流側の圧力Piは急速に低下し、下流側の圧力Poとの圧力差が小さくなる。このときには、前記閉弁機能を有した弁50は、図9(B)に示される如くに、その閉弁用弁体51が前記コイルばね52の付勢力により、通常の流れ方向とは逆方向に押圧移動せしめられ、前記絞り通路14を閉じる閉状態となる。
このように、閉弁機能を有した弁50を配設したことで、冷媒が当該可変オリフィス装置1Aを介して上流側から下流側へ流れることを防止でき、エバポレータへの冷媒液の流入を防ぐことが出来る。冷凍サイクルにおいて、このエバポレータへの冷媒液の流入を防ぐことにより、再起動時でのコンプレッサへの液流入を押さえることができ、コンプレッサへのトルク負荷を低減出来る。
【0039】
図10に示される第6実施形態の可変オリフィス装置1Aは、図7に示される第3実施形態の可変オリフィス装置3と基本構成が同じものに、閉弁機能を有した弁60を付設したものである。
すなわち、図示実施形態の可変オリフィス装置3Aは、図10(A)において、右側(IN側)から左側(OUT側)へと冷媒が流される、冷凍サイクルを構成する導管5に組み込まれるようにされており、第3実施形態と同様に金属製のオリフィスケース10’と樹脂製の弁体20’とを備え、該オリフィスケース10’内の弁体20’の先端と対面する位置に、冷媒の逆流を防止する閉弁機能を有した弁60が配設されている。
【0040】
この閉弁機能を有した弁60は、筒状ケース部11’における前記オリフィスケース10’の大径部12’内に間に摺動自在に嵌挿されて前記絞り通路14と前記弁体20’の絞り用円錐状部22aとの間に形成される隙間を開閉する、ばね受け兼受圧用の鍔状内縁部61aを有する円筒状の閉弁用オリフィス61と、該閉弁用オリフィス61とオリフィスケース10’との間のシール材としてのOリング61bと、該閉弁用オリフィス61を通常の流れ方向(IN→OUT)とは逆方向、つまり、絞り通路14と前記弁体20’の絞り用円錐状部22aとの間に形成される隙間を閉じる方向に付勢する付勢手段としてのコイルばね62とを備える。
【0041】
ここでは、前記コイルばね62は、前記円筒状の閉弁用オリフィス61内に装填されて、前記大径部12の右端と前記閉弁用オリフィス61の鍔状内縁部61aとの間に縮装されている。
かかる閉弁機能を有した弁50を配設した可変オリフィス装置3Aにおいても、第5実施形態と同様に、例えば、冷凍サイクルの作動時には、当該可変オリフィス装置3Aの上流側(IN側=コンプレッサ側)の冷媒の圧力Piと下流側(OUT側=エバポレータ側)の冷媒の圧力Poとの圧力差が高いので、前記閉弁機能を有した弁60は、図10(A)に示される如くに、その閉弁用オリフィス61が前記コイルばね62の付勢力に抗して、その後端が前記大径部12の左端に接当する位置まで押し下げられ、その鍔状内縁部61aが前記弁体20の絞り用円錐状部22aから離間して、前記絞り通路14と前記弁体20’の絞り用円錐状部22aとの間に形成される隙間を開いた状態となる。
【0042】
したがって、冷凍サイクルの作動時には、第3実施形態と同様に、前記絞り通路14を出た冷媒は、膨張して降温されるので、可変オリフィス装置3Aを流れる冷媒の温度は次第に下がり、この冷媒温度の低下により、前記弁体20及び前記オリフィスケース10(の筒状ケース部11)は縮むが、その縮み量は、前記線膨張係数に応じたものとなり、その縮み量の差だけ、前記弁体20の先端と絞り通路14との離隔距離とされる弁開度ΔLが小さくなり、これによって、前記絞り通路14を流れる冷媒流量が減じられ、その結果、流路を流れる冷媒流量が、その温度に応じて調節される。
【0043】
それに対し、冷凍サイクルの作動を停止すると、当該可変オリフィス装置3Aの上流側の圧力Piが急速に低下し、下流側の圧力Poとの差圧が小さくなる。このときには、前記閉弁機能を有した弁60は、図10(B)に示される如くに、その閉弁用オリフィス61が前記コイルばね62の付勢力により、通常の流れ方向とは逆方向に押圧移動せしめられ、その鍔状内縁部61aが前記弁体20の絞り用円錐状部22aに接当して、前記絞り通路14と前記弁体20’の絞り用円錐状部22aとの間に形成される隙間を閉じた状態となる。
【0044】
このように、閉弁機能を有した弁60を配設したことで、第5実施形態と同様に、冷媒が当該可変オリフィス装置3Aを介して上流側から下流側へ流れることを防止でき、エバポレータへの冷媒液の流入を防ぐことが出来る。冷凍サイクルにおいて、このエバポレータへの流入を防ぐことにより、再作動時でのコンプレッサへの液流入を押さえることができ、コンプレッサへのトルク負荷を低減できる。
【0045】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、流路を流れる流体の流量を、その流体の温度に応じて可変とすることができ、かつ、組み立て性、流路(導管)への組み込み性等に優れ、構造の簡素化、部品点数の削減、製造コストの低減を図ることができるようにされた可変オリフィス装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠斜視図。
【図2】(A)は第1実施形態の可変オリフィス装置の部分切欠断面図、(B)は(A)のB−B矢視断面図。
【図3】第1実施形態の可変オリフィス装置の主要部の拡大断面図。
【図4】弁開度−温度特性を表すグラフ。
【図5】本発明に係る第2実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図。
【図6】第2実施形態の可変オリフィス装置の主要部の拡大断面図。
【図7】本発明に係る第3実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図。
【図8】本発明に係る第4実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す部分切欠断面図。
【図9】本発明に係る第5実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す主要部拡大断面図。
【図10】本発明に係る第6実施形態の可変オリフィス装置を導管に組み込んだ状態を示す主要部拡大断面図。
【符号の説明】
1〜4 可変オリフィス装置
5 導管
10、10’ オリフィスケース
11、11’ 筒状ケース部
12、12’ 大径部
14 絞り通路
20、20’ 弁体
30、30’ 弁体
50、60 閉弁機能を有した弁
ΔL 弁開度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable orifice device capable of automatically adjusting a throttle amount (valve opening) in accordance with the temperature of a fluid flowing in a flow path.
[0002]
[Prior art]
For example, in a refrigeration cycle or the like used in a car air conditioner, the flow rate of a fluid (refrigerant) flowing through the flow path is changed in accordance with the temperature of the fluid. In some cases, it may be desirable to increase the flow rate and to decrease the flow rate as the refrigerant temperature decreases after startup.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to change the flow rate of the fluid flowing in the flow path according to the temperature of the fluid, it has been conventionally considered to provide a variable orifice apparatus in the flow path. However, the assemblability, the incorporation into the flow path (conduit), etc. are not so much considered, and the structure is complicated, the number of parts is large, and the manufacturing cost is high.
[0004]
The present invention provides the aboveofIn view of such a problem, the object is to make it possible to variably adjust the flow rate of the fluid flowing through the flow path according to the temperature of the fluid, It is an object of the present invention to provide a variable orifice device that is excellent in assembling into a conduit) and that can simplify the structure, reduce the number of parts, and reduce the manufacturing cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a variable orifice device according to the present invention comprises:Built into the flow path through which the fluid flows,An orifice case and a valve body made of different materials having different linear expansion coefficients are provided, a throttle passage is formed on one end side of the orifice case, the valve body is inserted into the orifice case in a telescopic manner, and the valve The base end portion of the body is fixed to the other end side of the orifice case, and due to the difference in expansion and contraction between the orifice case and the valve body that occurs according to the temperature change of the fluid,The fluid flowing through the flow pathThe valve body flows through the throttle passageFlowAmountvariableAdjustmentThe orifice case has a large-diameter portion on one end side where an O-ring for sealing the flow path is attached to the outer periphery, and extends along the flow path from the large-diameter portion. A cylindrical case portion having a rectangular cross-sectional outline inscribed in the flow path is formed on the other end side..
[0006]
In this case, in a preferred embodiment, one of the orifice case and the valve body is made of metal, and the other is made of resin.Is done.
[0007]
Further, the valve body is preferably formed with a male screw portion screwed into a female screw portion formed at the other end portion of the orifice case at a base end portion thereof, and disposed at a distal end portion thereof so as to face the throttle passage. It consists of a rod-like body in which a conical portion for drawing is formed.
In another preferred embodiment, the valve body includes a rod-like body having a male screw portion screwed to a female screw portion formed at the other end portion of the orifice case at a base end portion thereof, and a distal end portion of the rod-like body. And a pin-like body having a conical portion for constriction formed on the outer end thereof.
[0008]
In a preferred embodiment of the variable orifice device according to the present invention configured as described above, when assembling the variable orifice device, a valve body made of a rod-shaped body is inserted into the cylindrical case portion of the orifice case and formed at the base end portion thereof. The male screw portion thus formed is screwed into a female screw portion formed at the other end portion of the cylindrical case portion, and is positioned and fixed. In this state, the front end of the valve body (the front end of the conical portion for throttle) is disposed opposite to a position separated from the throttle passage formed in the large diameter portion of the orifice case by a predetermined distance.
[0009]
In order to incorporate this variable orifice device into the flow path (conduit), it is only necessary to attach an O-ring to the outer periphery of the large-diameter portion of the orifice case and push it into the conduit. Between the peripheral surface is sealed by the O-ring, and in a preferred aspect, the four corner portions of the cylindrical case portion having a rectangular cross-sectional outer shape are inscribed in the inner peripheral surface of the conduit, and the cylindrical case Four flow paths are formed between the outer peripheral four surfaces of the section and the inner peripheral surface of the conduit.
[0010]
In this case, the distance between the tip of the valve body and the throttle passage is the valve opening, and the larger the valve opening, the higher the flow rate of the fluid flowing through the throttle passage. The valve opening changes due to a difference in expansion and contraction caused by a change in temperature of the fluid between the orifice case made of different materials having different linear expansion coefficients and the valve body.
[0011]
Here, for example, the valve body is made of metal, the orifice case is made of resin, and the fluid (high-pressure refrigerant) flows from the one end side (large-diameter portion side) of the variable orifice device in the conduit constituting the refrigeration cycle. Assuming that the refrigerant flows toward the other end side, the refrigerant passes from the throttle passage through a gap formed between the throttle passage and the tip of the valve body (corresponding to the valve opening), and It flows out from the through-hole formed in the cylindrical case part to the flow path formed between the outer peripheral four surfaces and the conduit inner peripheral surface, and flows to the conduit downstream side.
[0012]
Since the refrigerant exiting the throttle passage expands and falls, the temperature of the refrigerant flowing through the variable orifice device gradually decreases. Due to the decrease in the refrigerant temperature, the valve body and the orifice case (the cylindrical case portion) However, the amount of shrinkage is considerably larger in the resin orifice case than in the metal valve body (linear expansion coefficient is 5 to 10 times), and the difference in the amount of shrinkage is that of the valve body. The opening degree of the valve, which is the separation distance between the tip and the throttle passage, is reduced, thereby reducing the flow rate of the refrigerant flowing through the throttle passage.
Thus, in the variable orifice device of the present invention, the flow rate of the fluid flowing through the flow path can be made variable according to the temperature of the fluid.
[0013]
The variable orifice device of the present invention is basically composed of two parts, an orifice case and a valve body, so that the structure can be simplified and the number of parts can be reduced. It can be assembled easily by screwing, etc., and can be assembled simply by pushing it into the flow path (conduit) by attaching an O-ring, etc. Therefore, it is possible to reduce manufacturing costs, assembly costs, and assembly costs.
[0014]
In addition to the above, in a preferable aspect of the variable orifice device of the present invention, a valve having a valve closing function is disposed at a position facing the tip of the valve body or the tip of the valve body in the orifice case. .
As the valve having the valve closing function, for example, a valve for valve closing that is arranged in a large diameter portion of the orifice case and opens and closes the throttle passage or a gap formed between the throttle passage and the valve body. And a biasing means such as a coil spring that biases the valve closing valve body in a direction opposite to the normal flow direction, that is, in a direction to close the throttle passage and the like.
[0015]
Thus, in a variable orifice device provided with a valve having a valve closing function, for example, when the refrigeration cycle is operated, the upstream side (compressor side) of the variable orifice device is more fluid than the downstream side (evaporator side). Since the pressure difference from the (refrigerant) is high, in the valve having the valve closing function, the valve closing valve body is pushed down against the urging force of the urging means such as the coil spring, and the throttle passage or It will be in the open state which opens the clearance gap formed between it and the said valve body.
[0016]
On the other hand, when the operation of the refrigerant cycle is stopped, the pressure on the upstream side of the variable orifice device rapidly decreases, and the pressure difference with the downstream side becomes small. At this time, the valve having the valve closing function is such that the valve closing valve body is pushed and moved in the direction opposite to the normal flow direction by the urging force of the urging means such as the coil spring. It will be in the closed state which closes the clearance gap etc. which are formed between the said valve bodies for valve closing.
[0017]
As described above, by disposing the valve having the valve closing function in the variable orifice device of the present invention, the fluid flows from the upstream side to the downstream side through the variable orifice device while the operation of the refrigeration cycle is stopped. It is possible to prevent the refrigerant liquid from flowing into the evaporator. In the refrigeration cycle, by preventing the liquid refrigerant from flowing into the evaporator, the liquid flow into the compressor at the time of restarting can be suppressed, and the torque load on the compressor can be reduced.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a state in which the variable orifice device according to the first embodiment of the present invention is incorporated in a conduit, FIG. 2 is a partially cutaway sectional view thereof, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main portion thereof. It is.
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
In the
[0023]
In order to incorporate this
[0024]
In this case, the separation distance between the tip of the
[0025]
Here, the linear expansion coefficient at 20 ° C. of the
[0026]
Therefore, the refrigerant passes from the
[0027]
Since the refrigerant that has exited the
Thus, in the
[0028]
The
[0029]
FIG. 5 is a partially cutaway sectional view showing a state in which the
As in the first embodiment, the
[0030]
The
[0031]
In the
[0032]
FIG. 7 is a partially cutaway sectional view showing a state where the
In contrast to the first and second embodiments, the third and fourth
[0033]
In the
[0034]
The
That is, the
[0035]
The
Here, the
[0036]
In the
[0037]
Therefore, during the operation of the refrigeration cycle, as in the first embodiment, the refrigerant that has exited the
[0038]
On the other hand, when the refrigeration cycle is stopped, the pressure Pi on the upstream side of the
Thus, by providing the
[0039]
The
That is, the
[0040]
The
[0041]
Here, the
Also in the
[0042]
Therefore, during the operation of the refrigeration cycle, as in the third embodiment, the refrigerant exiting the
[0043]
On the other hand, when the operation of the refrigeration cycle is stopped, the pressure Pi on the upstream side of the
[0044]
Thus, by providing the
[0045]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the present invention, the flow rate of the fluid flowing through the flow path can be made variable according to the temperature of the fluid, and the assembly property and the flow path (conduit) can be changed. Therefore, it is possible to provide a variable orifice device that is excellent in assemblability and can be simplified in structure, reduced in the number of parts, and reduced in manufacturing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a state where a variable orifice device according to a first embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
2A is a partially cutaway cross-sectional view of the variable orifice device of the first embodiment, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the variable orifice device of the first embodiment.
FIG. 4 is a graph showing valve opening-temperature characteristics.
FIG. 5 is a partially cutaway sectional view showing a state in which the variable orifice device according to the second embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a variable orifice device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a partially cutaway sectional view showing a state where the variable orifice device according to the third embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
FIG. 8 is a partially cutaway sectional view showing a state where the variable orifice device according to the fourth embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing a state where the variable orifice device according to the fifth embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state where a variable orifice device according to a sixth embodiment of the present invention is incorporated in a conduit.
[Explanation of symbols]
1-4 Variable orifice device
5 Conduit
10, 10 'orifice case
11, 11 'cylindrical case part
12, 12 'large diameter part
14 Restricted passage
20, 20 'valve body
30, 30 'valve
50, 60 Valve with valve closing function
ΔL Valve opening
Claims (5)
前記オリフィスケースは、その外周に前記流路を封止するためのOリングが装着される大径部が一端側に形成され、該大径部から流路に沿って伸びる、前記流路に内接する矩形断面外形の筒状ケース部が他端側に形成されていることを特徴とする可変オリフィス装置。 An orifice case and a valve body made of different materials with different linear expansion coefficients are incorporated in a flow path through which a fluid flows , a throttle passage is formed at one end of the orifice case, and the valve body expands and contracts in the orifice case The base end of the valve body is fixed to the other end side of the orifice case, and the flow is caused by a difference in expansion / contraction between the orifice case and the valve body that occurs in response to a change in fluid temperature. fluid flowing through the road is a variable orifice device flow amount Ru flows through the throttle passage in the valve body is variably adjusted,
The orifice case has a large-diameter portion on one end side where an O-ring for sealing the flow channel is mounted on the outer periphery, and extends from the large-diameter portion along the flow channel. A variable orifice device, characterized in that a cylindrical case portion having a rectangular cross-sectional outer shape is formed on the other end side .
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