(57)【要約】【課題】バルブ作動の制御に必要な力を減少させるバルブを提供する。【解決手段】バルブアッセンブリ１０は、インレット１４およびアウトレット１６を有するハウジング１２を備える。インレットスプール１８は、インレット１４に設けられ、開口上流端部２０、閉鎖下流端部２２および複数のスプール開口２４を有する。スプール開口２４は、スプール外面２６に均等に離間して配設される。スリーブ２８は、スプール１８の外周を覆うように配設され、モータ３２に接続される。流体流５４は、インレット１４からバルブ１０に流入しスプール１８を通って流れ、閉鎖端部２２に衝突する。モータ３２によりスリーブ２８がインレット軸３４に沿って移動してスプール開口２４が開放される。インレット軸３４に沿って流れる流体流５４は、インレット軸３４に対して垂直な方向へと向きを変え、スプール開口２４を通ってアウトレット軸５６と平行な方向に流れてアウトレット１６から流出する。【選択図】図３
2011075272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレット（１４）およびアウトレット（１６）を有するハウジング（１２）と、
インレットに設けられた管状のインレットスプール（１８）と、
インレットスプール（１８）の外周を覆うように配設された管状のスリーブ（２８）と、
を備えるバルブアッセンブリ（１０）であって、
インレットスプール（１８）は、閉鎖下流端部（２２）と、インレットスプール（１８）の外面（２６）に亘って配設された複数のスプール開口（２４）と、を有し、
スリーブ（２８）は、複数のスプール開口（２４）を開くように移動し、これにより、流体流（５４）がバルブアッセンブリ（１０）を通って流れることを特徴とするバルブアッセンブリ。
【請求項２】
複数のスプール開口（２４）は、インレットスプール（１８）の外周に亘って実質的に均等に離間して配設されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項３】
流体流（５４）がインレット（１４）とアウトレット（１６）の間で約９０°方向を転換するようにアウトレット（１６）が配置されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項４】
スリーブ（２８）は、インレット中心軸（３４）に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項５】
モータ（３２）は、スリーブ（２８）を移動させるようにスリーブ（２８）に作動可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項６】
スリーブ（２８）は、少なくとも１つの接続ロッド（３６）を介してモータ（３２）に接続されることを特徴とする請求項５に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項７】
少なくとも１つの接続ロッド（３６）は、ハウジング（１２）内に配設されることを特徴とする請求項６に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項８】
モータ（３２）はステッパモータであることを特徴とする請求項５に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項９】
バルブアッセンブリ（１０）は膨張バルブであることを特徴とする請求項１に記載のバルブアッセンブリ。
【請求項１０】
バルブアッセンブリ（１０）を通して流体（５４）を通流させる方法であって、
バルブアッセンブリ（１０）の管状のインレットスプール（１８）の閉鎖下流端部（２２）へとインレットスプール（１８）を通して流体（５４）を流すステップと、
インレットスプール（１８）の外面（２６）に配設された複数のスプール開口（２４）に向けて流体（５４）を方向付けるステップと、
複数のスプール開口（２４）を実質的に開放するように、インレットスプール（１８）の外周を覆うように配設された管状のスリーブ（２８）を移動させるステップと、
バルブアッセンブリ（１０）のアウトレット（１６）に向けて複数のスプール開口（２４）を通して流体（５４）を流すステップと、
を含むことを特徴とする流体通流方法。
【請求項１１】
インレットスプール（１８）の閉鎖下流端部（２２）において流体の衝撃力を吸収するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【請求項１２】
流体（５４）は、複数のスプール開口（２４）に向けて実質的に半径方向外側に方向付けられることを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【請求項１３】
複数のスプール開口（２４）は、インレットスプール（１８）の外周に亘って実質的に均等に離間して配設されることを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【請求項１４】
スリーブ（２８）は、インレット中心軸（３４）に沿って移動することを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【請求項１５】
スリーブ（２８）は、スリーブ（２８）に作動可能に接続されたモータ（３２）によって移動することを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【請求項１６】
モータ（３２）の作動により、スリーブ（２８）に接続された接続ロッド（３６）が移動することを特徴とする請求項１５に記載の流体通流方法。
【請求項１７】
モータ（３２）はステッパモータであることを特徴とする請求項１５に記載の流体通流方法。
【請求項１８】
流体（５４）は、インレット（１４）とアウトレット（１６）の間で約９０°方向を転換することを特徴とする請求項１０に記載の流体通流方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍システムに関し、特に冷凍システムの膨張バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の膨張バルブでは、バルブのインレットおよびアウトレットは、互いに同一の角度方向、例えば、インレットとアウトレットの間で約９０°の角度で配設される。バルブは、バルブが閉位置にあるときにインレットからの流体をブロックし、バルブが開位置にあるときに流体をバルブに通してアウトレットから流出させるストッパを有する。ストッパに対するインレットへの流体の方向がバルブを開閉するストッパの移動方向と実質的に同じになるように、インレットおよびストッパが位置づけられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような位置づけでは、ストッパおよびストッパを移動させる機構は、インレットにおいてバルブに流入する流体の全推進力を吸収しなければならない。したがって、ストッパの作動を制御するため、ストッパに作用する推進力に対処する大きさに上記機構を構成しなければならない。このため、より強力で大きな機構が必要となる。さらに、通常の構成は、流体の圧力、流量およびバルブに亘る圧力変動に対して非常に敏感である。
【０００４】
バルブの作動の制御に必要な力を減少させ、かつバルブに亘る圧力変動に対してあまり敏感でない膨張バルブが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によると、バルブアッセンブリは、インレットおよびアウトレットを有するハウジングを備える。管状のインレットスプールは、インレットに設けられ、閉鎖された下流端部と、インレットスプールの外面に亘って配設された半径方向に延びる複数のスプール開口と、を有する。管状のスリーブは、インレットスプールの外周を覆うように配設され、複数のスプール開口を開くように移動し、これにより、流体流がバルブアッセンブリを通って流れる。
【０００６】
本発明の他の態様によると、バルブアッセンブリを通して流体を通流させる方法は、インレットスプールの閉鎖下流端部へとバルブアッセンブリの管状のインレットスプールを通して流体流を流すステップを含む。次いで、流体は、インレットスプールの外面に配設された複数のスプール開口に向けて半径方向外側に方向付けられる。インレットスプールの外周を覆うように配設された管状のスリーブは、複数のスプール開口を実質的に開放するように移動し、流体流は、バルブアッセンブリのアウトレットに向かって複数のスプール開口を通って流れる。
【０００７】
本発明の上記および他の特徴および利点は、発明を実施するための形態および添付の図面を参照することにより明らかになるであろう。
【０００８】
以下に図面について簡単に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な膨張バルブの断面図。
【図２】例示的な膨張バルブの分解図。
【図３】開位置にある膨張バルブの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に膨張バルブ１０の断面図を示す。膨張バルブ１０は、ハウジング１２を有し、該ハウジングは、インレット１４およびアウトレット１６を有する。図１に示す実施例では、インレット１４とアウトレット１６の間の角度は、実質的に９０°である。しかし、他の角度であってもよいことを理解されたい。
【００１１】
インレット１４にスプール１８が設けられる。スプール１８は、実質的に管状の断面形状を有し、上流端２０が開口し、下流端２２が閉鎖している。スプール１８は、スプール１８の外面２６に亘って配設された複数のスプール開口２４を有する。一実施例では、スプール開口２４は、スプール１８の外周に沿って実質的に均等に離間して配設される。スプール開口２４は、種々の断面形状とすることができ、例えば、円形、あるいは図２に示すようにスロットとしてもよい。スプール１８は、インレット１４に挿入され、複数のスプール開口２４がハウジング１２内に位置するように固定される。スプール１８は、例えば、ねじ接合２６によってハウジング１２に固定される。
【００１２】
ハウジング１２に管状のスリーブ２８が配設される。図１に示すようにバルブ１０が閉位置にあるときに、スリーブ１８が各スプール開口２４を塞ぐように、スリーブ２８はスプール１８を覆って延びる。スプール１８の外面２６およびスリーブ２８の内面３０は、バルブ１０が閉位置にあるときにスプール開口２４に対して所望の程度のシールをもたらすように構成される。スリーブ２８は、例えば、モータ３２などの駆動機構に接続される。該モータは、インレット軸３４に沿ってスリーブ２８を移動（関節移動：ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）させ、スプール開口２４を開いてバルブ１０を開放し（図３）、スプール開口２４を塞いでバルブ１０を閉鎖する。一実施例では、モータ３２は、所定の増分だけスリーブ２８を移動させるステッパモータ（ｓｔｅｐｐｅｒ  ｍｏｔｏｒ）である。
【００１３】
図２を参照すると、スリーブ２８は、１つまたは複数の接続ロッド３６を介してモータ３２に接続される。一実施例では、接続ロッド３６は、複数のばね式座３８（ｓｐｒｉｎｇ  ｌｏａｄｅｄ  ｓｅａｔ）を有し、この座は、バルブ１０における反発を吸収し、かつ必要なクリアランスを維持して、バルブ１０の平滑な操作を可能にする。スリーブ２８のスリーブ開口４２および接続ロッド３６のロッド開口４４を通って延びるピン４０によって、スリーブ２８が接続ロッド３６に接続される。さらに、接続ロッド３６の内側に回転防止ヨーク４６が配設される。ヨーク４６は歯４８を有し、この歯の間および接続ロッド３６のロッド開口（図示せず）を通ってピン４０が延びる。ヨーク４６は、ヨーク４６がスプール１８へとトルクを伝えることを可能にするレンチ特徴部５０を有する。モータ３２のアウトレット軸が回転したときに接続ロッド３６が回転してスリーブ２８を軸方向に移動させるように、ヨーク４６はねじ式接続ロッド３６を保持し、固定される。
【００１４】
運転中、流体流５４は、インレット１４からバルブ１０に流入し、インレット軸３４に実質的に平行なスプール１８に流入する。流体流５４は、スプール１８の閉鎖した下流端部（閉鎖下流端部）２２に衝突する。流体流５４が下流端部２２に衝突すると、流体流５４の推進力は、ハウジング１２に接するスプール１８によって吸収される。流体流５４の推進力が減少することにより、スリーブ２８の制御が容易になる。バルブ１０を通して流体流５４をアウトレット１６から流出させるために、モータ３２が駆動され、図３に示すように、スリーブ２８がインレット軸３４に沿って移動して、複数のスプール開口２４が開放される。流体流５４は、インレット軸３４に対して実質的に垂直な方向に向きを変え、スプール開口２４を通ってアウトレット軸５６と実質的に平行な方向に流れる。流体流５４は、スプール開口２４を通過する際にスプール１８の内面に衝突する。スプール開口２４がスプール１８の外周に沿って配設されているため、衝突力は実質的に均一であり、それぞれ対向した方向へと向かう。そのため、結果生じる正味力は実質的にゼロとなる。さらに、スリーブ２８の軸方向の両端部は同じ圧力環境に曝されており、そのため、スリーブ２８の圧力が均衡となる。上記の特徴により、スリーブ２８は減少した流体流および圧力変動効果に曝され、これにより、より少ない力で所望の移動範囲に亘ってスリーブ２８が移動することが可能となる。インレット軸３４に沿った流れをアウトレット軸５６に沿った流れへと変えることによって、通常の膨張バルブのバルブストッパでなく、スプール１８の下流端部２２によって流体流５４の衝撃力が吸収される。さらに、開口２４がスプールの外周に沿って均等に配設されているので、バルブに加わる側面荷重が減少する。一実施例では、スプール１８の下流端部２２は、流体流５４の衝撃力をさらに吸収するように、内側が凹んでいる、つまり図示のようにＶ字形の断面形状を有している。
【００１５】
スプール１８に対する軸方向のインレットおよび複数のスプール開口２４を介してスプール１８から延びる半径方向のアウトレットを有するバルブ１０の形態により、スリーブ２８を移動（関節移動）させるためモータ３２に必要な駆動力が減少する。バルブ１０を開閉するために、モータ３２はスリーブ２８に作用する流体力に対処する必要がないため（従来の膨張バルブでは必要である）、駆動力が減少する。
【００１６】
本発明の例示的な実施例について説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されず、当業者であれば特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲および精神を逸脱することなく種々の変更がなされることを理解されたい。
【符号の説明】
【００１７】
１０  膨張バルブ
１２  ハウジング
１４  インレット
１６  アウトレット
１８  スプール
２０  上流端
２２  下流端
２４  スプール開口
２６  スプール外面
２８  スリーブ
３０  スリーブ内面
３２  モータ
３４  インレット軸
３６  接続ロッド
４０  ピン
４２  スリーブ開口
４４  ロッド開口
４６  ヨーク
４８  歯
５４  流体流
５６  アウトレット軸
【図１】
2011075272.tif 000003
【図２】
2011075272.tif 000004
【図３】
2011075272.tif 000005