(57)【要約】【課題】ダイヤフラムのばね力により弁体を弁座に押し付け、流体の設定した圧力によりダイヤフラムが変形し始めて弁が開く構造を有する圧力作動制御弁において、ダイヤフラムの初期変形時の液漏れを防止する。【解決手段】弁室１３内にボール弁２と弁棒３を配設する。ボール弁２で弁ポート１４を開閉する。ばね室１６内にコイルばね５を配設し弁棒３のばね受け３１を介して弁棒３をダイヤフラム７に押し付ける。ダイヤフラム７に、円錐部７１とその内側に平坦部７２（または凹部）を形成する。弁棒３のダイヤフラム側端面３Ａの直径をダイヤフラム７の平坦部７２の直径より大きくし、ダイヤフラム７の初期変形時に、円錐部７１と平坦部７２との境界となる境界部分７４がダイヤフラム側端面３Ａに接触するように構成する。【選択図】図１
0003151299.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円錐台状の円錐部と該円錐部の内側に平坦部または凹部をもつ金属板を積層したダイヤフラムと、
一次側ポートと二次側ポートとの間に形成された弁ポートと、
前記弁ポートを開閉する弁部と、
前記ダイヤフラムと前記弁部との間に配置され、該ダイヤフラムの反力により前記弁部を前記弁ポートに押し付けるための弁棒と、
前記弁棒を前記ダイヤフラムに押し付けるコイルばねと、
を備えた圧力作動制御弁であって、
前記ダイヤフラムの前記円錐部と前記平坦部または前記凹部との境界部分が、前記弁棒のダイヤフラム側端面の内側にて該ダイヤフラム側端面に接するように構成したことを特徴とする圧力作動制御弁。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ダイヤフラムのばね力により弁体を弁座に押し付け、流体の設定した圧力によりダイヤフラムが変形し始めて弁が開く構造を有する、圧力作動制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧力作動弁として、例えば特開２００６−７７８２３号公報（特許文献１）、特開２００２−７１０３７号公報（特許文献２）に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１のものは、入口用接続パイプ及び出口用接続パイプを有するキャップ部材と、中央部に透孔を有するストッパ部材とにより内部空間を形成し、この内部空間をダイヤフラムにより第１の部屋と第２の部屋とに隔絶するとともに、このダイヤフラムを出口用接続パイプに取り付けた弁座に対向させたものである。そして、第１の部屋内の圧力が所定の値以下であるとき、ダイアフラムを弁座に当接させて弁閉とし、第１の部屋内の圧力が所定値を超えると、ダイアフラムが弁座から離間して弁開とするものである。
【０００４】
特許文献２のものは、高圧制御弁等に用いるリリーフ弁であり、入口継手と出口継手を取り付けた弁ハウジングに、ストッパ押え部材と共に反転板組立体（ダイヤフラム）をかしめ固定し、この反転板組立体を弁座部のリリーフ弁ポートに対向させている。そして、弁室の圧力が所定値以下の場合には反転板組立体によりリリーフ弁ポートを塞ぎ、所定値以上の場合には反転板組立体を反転させてりリリーフ弁ポートを開放するようにしている。
【０００５】
この種の圧力作動制御弁は、例えば特開２００３−３３６９１４号公報（特許文献３）に開示されているリリーフバルブや、特開２００３−１３９４２９号公報（特許文献４）に開示されている液封防止管路に変えて使用する等、圧力が設定した圧力を超えたときに作動するものである。よって、保安的に使用される場合が多く、設定した圧力以下においては、微少な弁漏れでもサイクルのＣＯＰ値の低下に直接つながるため、液漏れが小さいものが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７７８２３号公報
【特許文献２】特開２００２−７１０３７号公報
【特許文献３】特開２００３−３３６９１４号公報
【特許文献４】特開２００３−１３９４２９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の圧力作動制御弁に用いられてるダイヤフラムは、形状や材質の不均一性により、圧力により変形するときに僅かながらも不均一に変形することがある。また、特許文献２の圧力作動制御弁に用いられる反転板組立体は、上記不均一性の他に、個々の反転板の芯ずれ、形状のばらつきによって形成される反転板間の隙間が存在する。このため、圧力の上昇と共に、この隙間を埋めるべく１枚若しくは複数枚の反転板が、個々に変形を始めてしまう。
【０００８】
このようなダイヤフラムや反転板組立体の変形の不均一性は液漏れの要因となる。例えば、図８に示すように、ダイヤフラムａが微少変形してその変形が不均一になると、Ａの部分は弁座ｂに対して接触していても、Ｂの部分に隙間ができ、弁ポートｃから液漏れが生じる。このことは、ダイヤフラムａや反転板組立体は、所定の設定圧力になる前に僅かながらも変形を始めるという特性による。
【０００９】
本考案は、ダイヤフラムの変形に不均一性があっても、液漏れを防止できる圧力作動制御弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の圧力作動制御弁は、円錐台状の円錐部と該円錐部の内側に平坦部または凹部をもつ金属板を積層したダイヤフラムと、一次側ポートと二次側ポートとの間に形成された弁ポートと、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記ダイヤフラムと前記弁部との間に配置され、該ダイヤフラムの反力により前記弁部を前記弁ポートに押し付けるための弁棒と、前記弁棒を前記ダイヤフラムに押し付けるコイルばねと、を備えた圧力作動制御弁であって、前記ダイヤフラムの前記円錐部と前記平坦部または前記凹部との境界部分が、前記弁棒のダイヤフラム側端面の内側にて該ダイヤフラム側端面に接するように構成したことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１１】
請求項１の圧力作動制御弁によれば、ダイヤフラムは円錐部と平坦部または凹部を持っており、この円錐部と平坦部の境界部分、または、円錐部と凹部の境界部分はその他の部分より剛性が高い。したがって、流体の圧力の上昇によってダイヤフラムが初期変形を開始しても、このダイヤフラムの前記境界部分の少なくとも一部は初期変形の間は変形しないので、弁棒のダイヤフラム側端面がこの境界部分の少なくとも一部にてダイヤフラムに接触した状態となり、弁棒及び弁部の移動が規制され、弁ポートを閉じた状態を維持する。したがって、ダイヤフラムの初動変形時の液漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の実施形態の圧力作動制御弁の縦断面図である。
【図２】実施形態の圧力作動制御弁のダイヤフラムの詳細を示す拡大断面図である。
【図３】実施形態の圧力作動制御弁におけるダイヤフラムと弁棒の作用の一例を説明する図である。
【図４】実施形態の圧力作動制御弁におけるダイヤフラムと弁棒の作用の他の例を説明する図である。
【図５】実施形態の圧力作動制御弁と液漏れを生じる構成とを対比して実施形態の作用を説明する図である。
【図６】実施形態の圧力作動制御弁と液漏れを生じる構造との弁開度特性を比較して示す図である。
【図７】実施形態の圧力作動制御弁におけるダイヤフラムの他の実施例を示す図である。
【図８】従来の圧力作動制御弁の問題点を説明する図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
次に、本考案の圧力作動制御弁の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の圧力作動制御弁１０の縦断面図、図２は本考案の圧力作動制御弁１０のダイヤフラム７の詳細を示す拡大断面図である。
【００１４】
この実施形態の圧力作動制御弁１０は、弁ハウジング１を有している。弁ハウジング１には、流体が流入する一次側ポート１１と、流体が流出する二次側ポート１２と、円筒状の弁室１３と、弁ポート１４と、通路１５と、ばね室１６と、通路１７とが形成されている。一次側ポート１１には入口継手１１ａが取り付けられ、二次側ポート１２には出口継手１２ａが取り付けられている。入口継手１１ａは通路１５を介して弁室１３に連通され、出口継手１２ａは弁ポート１４を介して弁室１３に連通されている。また、通路１５は通路１７を介してばね室１６に連通されている。
【００１５】
弁室１３とばね室１６は二次ポート１２の反対側端部から穿つことにより形成され、弁室１３内には弁部としてのボール弁２と弁棒３が配設されている。ボール弁２は弁棒３の端部に固着されている。ばね室１６は弁室１３の回りにリング状の深溝として形成され、このばね室１６内にはコイルばね５が配設されている。弁棒３には鍔状のばね受け３１が固着されており、コイルばね５は、弁ハウジング１とばね受け３１との間で圧縮されている。これにより、コイルばね５は弁棒３を後述のダイヤフラム７に押し付けている。
【００１６】
弁ハウジング１のばね室１６の開口の周辺には、リング状のキャップ６がろう付けにより弁ハウジング１と一体に組み付けられている。また、キャップ６に対して、後述のダイヤフラム７とストッパ８が取り付けられている。キャップ６、ダイヤフラム７及びストッパ８は、図１の一点鎖線の楕円で示した外周部で溶接されている。そして、補強部材９がダイヤフラム７とストッパ８を覆うようにして、キャップ６に被せられ、この補強部材９の端部をかしめることでキャップ６と一体に組み付けられている。これにより、キャップ６の内側にはダイヤフラム７に圧力を加える圧力室６１が形成されている。
【００１７】
以上の構成により、入口継手１１ａから例えば炭酸ガス（ＣＯ2 ）等のを超臨界域の冷媒が流入し、この冷媒は、通路１５、通路１７、ばね室１６及び圧力室６１を介して、ダイヤフラム７に圧力を加える。この圧力が予め設定された圧力以下の場合には、ダイヤフラム７は変形せずに、ダイヤフラム７の反力により弁棒３が押し付けられ、ボール弁２が弁ポート１４に押し付けられ、図１の弁閉の状態にある。また、入口継手１１ａから流入する冷媒は通路１５から弁室１３に流入するが、図１の状態ではボール弁２が弁ポート１４を閉じており、冷媒は出口継手１２ａに流れない。一方、冷媒の圧力が高くなり、圧力室１６の圧力が設定された圧力以上となるとダイヤフラム７が変形し、弁棒３とボール弁２はコイルばね５のばね力によりダイヤフラム７の変形に追随して移動する。これにより、弁ポート１４が解放され、弁開の状態となる。
【００１８】
図２に示すように、ダイヤフラム７は、円盤状の複数枚の金属製の板ばね７ａを積層したものであり、円錐台状で僅かに球面状の面をなす円錐部７１と、円錐部７１の内側中央に位置する平坦部７２と、円錐部７１の外周に位置するフランジ部７３とを有する。そして、円錐部７１と平坦部７２との境界部分７４は弁棒３に対して斜め方向に凸となっており、この境界部分７４は、その他の部分より剛性が高くなっている。また、弁棒３は円柱状でありダイヤフラム７側に円形のダイヤフラム側端面３Ａを有している。このダイヤフラム側端面３Ａの直径Ｄは、ダイヤフラム７の平坦部７２の直径ｄよりも大きく設定してある。
【００１９】
ここで、例えば図３に示すように、流体の圧力の上昇によって、流体の圧力が予め設定された圧力に近づくとダイヤフラム７は初期変形する。しかしながら、このときダイヤフラム７の境界部分７４の少なくとも一部は初期変形時に変形しないで他の境界部分より遅れて変形する。したがって、弁棒３のダイヤフラム側端面３Ａがこの境界部分７４にてダイヤフラム７に接触した状態となり、弁棒３（及びボール弁２）の移動が規制される。よって、流体の圧力が設定された圧力に近くなっても弁ポート１４を閉じた状態として維持することができる。すなわち、ダイヤフラム７の初動変形時の液漏れを防止できる。
【００２０】
また、ダイヤフラム７の板ばね７ａ，７ａの隙間が大きい場合など、例えば図４に示すように、ダイヤフラム７の初期変形により平坦部７２が窪むような場合もある。このような場合でも、ダイヤフラム７の境界部分７４は初期変形時に変形しない。すなわち、境界部分７４の位置（少なくとも一部の位置）が変化しないので、弁棒３のダイヤフラム側端面３Ａがこの境界部分７４にてダイヤフラム７に接触した状態となる。よって、弁ポート１４を閉じた状態として維持することができ、ダイヤフラム７の初動変形時の液漏れを防止できる。
【００２１】
なお、図５(A) に示す弁棒３′のように、ダイヤフラム側端面３Ａ′の直径Ｄ′がダイヤフラム７の平坦部７２の直径ｄより小さいと、図５(B) のようにダイヤフラム７の初期変形により境界部分７４が移動しなくても、平坦部７２の変形に追従して弁棒３′が上方向に動いてしまう。また、図５(C) に示すダイヤフラム７′のように平坦部がない場合、図５(D) のようにダイヤフラム７′の初期変形により弁棒３′が上方向に動いてしまう。このため、ダイヤフラム７，７′の初期変形時に液漏れを生じてしまう。しかしながら、本考案ではこのようなことはない。
【００２２】
図６は実施形態の圧力作動制御弁１０と例えば図５に示すような圧力作動制御弁との弁開度特性を示す図であり、図５のように液漏れが生じるものでは、図６(A) のように弁開き始め圧力（初期変形開始圧力）から所望の開度までの特性が寝ている。すなわち、所望の開度が得られる前にも広い範囲で弁が開いており、液漏れが大きい。これに対して、実施形態の圧力作動制御弁１０では、ダイヤフラムの初期変形時にもボール弁２による弁閉状態を維持できるので、弁開き始め圧力（初期変形終了圧力）から所望の開度までの特性を立たせることができ、液漏れが少ない。
【００２３】
図７はダイヤフラム７の他の実施例を示す図であり、図２の実施例と同様な要素には図２と同符号を付記してある。前記の実施形態では、ダイヤフラム７は平坦部７２を有しているが、この実施例のように平坦部７２に代えて、円錐部７１の内側で弁棒３側から窪ませた凹部７５を形成するようにしてもよい。この場合も、円錐部７１と凹部７５との境界となる境界部分７６は前記実施形態の境界部分７４と同様な作用をする。
【００２４】
なお、実施形態では、ダイヤフラム７を複数枚の金属製の板ばねを積層して構成した場合について説明したが、１枚の板ばねで構成したものでもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１    弁ハウジング
２    ボール弁
３    弁棒
３Ａ  ダイヤフラム側端面
５    コイルばね
７    ダイヤフラム
１０  圧力作動制御弁
１１  一次側ポート
１２  二次側ポート
１３  弁室
１４  弁ポート
７１  円錐部
７２  平坦部
７４  境界部分
【図１】
0003151299.tif 000003
【図２】
0003151299.tif 000004
【図３】
0003151299.tif 000005
【図４】
0003151299.tif 000006
【図５】
0003151299.tif 000007
【図６】
0003151299.tif 000008
【図７】
0003151299.tif 000009
【図８】
0003151299.tif 000010