JP2002115938A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロッドを挿通している貫通孔での冷媒のバイ
パス漏れがなく、かつ貫通孔の高度な加工精度を必要と
しない膨張弁を提供することを目的とする。 【解決手段】 ロッド１５が挿通された本体ブロック２
の貫通孔１６にＯリング１８を配置して、貫通孔１６に
おける冷媒のバイパス漏れを完全に防止した。貫通孔１
６は、Ｏリング１８によるシールにしたことで、ロッド
１５だけの場合よりも大きな径の加工孔になり、加工コ
ストの高い高度な加工精度が必要なくなる。また、ロッ
ド１５の軸線方向への摺動動作によるＯリング１８の移
動は、ロッド１５のダイヤフラム側端部を保持している
保持部材１７の筒状部１７ａの先端部で規制するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膨張弁に関し、特に
車両用空調装置にて高温・高圧の冷媒を膨張して低温・
低圧の冷媒にするとともにエバポレータ出口の冷媒が所
定の過熱度を有するよう冷媒流量を制御するものであっ
て、外部制御弁を有する可変容量コンプレッサを用いた
冷凍サイクルで使用される温度式の膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置では、コンプレッサが冷
媒ガスを圧縮して高温・高圧にし、これをコンデンサで
冷却して凝縮液化し、これをレシーバ／ドライヤで気液
分離した後、高温・高圧の液冷媒を膨張弁で減圧・膨張
させることにより低温・低圧の冷媒にし、これをエバポ
レータで蒸発させてコンプレッサへ戻している。

【０００３】その膨張弁は、レシーバ／ドライヤからの
高温・高圧の液冷媒をオリフィスを構成する弁を通すこ
とにより低温・低圧の冷媒にしてエバポレータに供給す
るとともに、エバポレータ出口の冷媒の圧力・温度を感
知して弁を通る冷媒の流量を制御し、冷房負荷の変動お
よびコンプレッサの回転数の変動に応じて冷媒量を制御
する働きをする。

【０００４】図２は従来の膨張弁の構成例を示す断面図
である。膨張弁１は、本体ブロック２の側部に、レシー
バ／ドライヤから高温・高圧の冷媒が供給される高圧冷
媒配管を接続する冷媒管路接続穴３と、この膨張弁１に
て断熱膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ供
給する低圧冷媒配管を接続する冷媒管路接続穴４と、エ
バポレータ出口からの冷媒配管を接続する冷媒管路接続
穴５と、コンプレッサへ至る冷媒配管を接続する冷媒管
路接続穴６とを有している。

【０００５】冷媒管路接続穴３と冷媒管路接続穴４との
間の流体通路には、弁座７が本体ブロック２と一体に形
成されており、その弁座７の上流側に、弁座７と対向し
てボール状の弁体８が配置されている。冷媒管路接続穴
３と連通する流体通路には、弁体８を弁座７に着座させ
るよう付勢する圧縮コイルスプリング９が配置されてい
る。この圧縮コイルスプリング９は、本体ブロック２の
下端に螺着されたスプリング受け１０によって受けられ
ている。

【０００６】本体ブロック２の上端部には、パワーエレ
メントが設けられている。パワーエレメントは、アッパ
ーハウジング１１と、ロアハウジング１２と、これらに
よって囲まれた空間を仕切るダイヤフラム１３と、この
ダイヤフラム１３の下面に配置されたダイヤフラム受け
盤１４とによって構成されている。ダイヤフラム受け盤
１４の下方には、ダイヤフラム１３の変位を弁体８へ伝
達するロッド１５が本体ブロック２の貫通孔１６を貫通
して配置されている。ロッド１５の上部は、冷媒管路接
続穴５，６を連通する流体通路を横切って配置された保
持部材１７により保持されている。なお、保持部材１７
の頭部は、断面十字形状をしており、十字形状以外の部
分が流体通路になっていて、ダイヤフラム１３によって
仕切られたパワーエレメントの下側の部屋と冷媒管路接
続穴５，６の流体通路とが連通するようにしている。

【０００７】ここで、本体ブロック２の中央に穿設され
た貫通孔１６は、ロッド１５との間のクリアランスを小
さくすることにより、エバポレータに流れ込む冷媒の一
部がその貫通孔１６とロッド１５との間のクリアランス
部を通ってエバポレータから冷媒が戻ってくる流体通路
に漏れてしまう量を低く抑えている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、貫通孔
１６は、冷媒のバイパス量を抑えるためにかなりの加工
精度が必要であるが、本体ブロック２の奥部にあり、し
かも径の小さな孔であるため、非常に加工精度が出し難
く、傾いて穿設されたり内壁面がざらざらした面精度の
悪い面になってしまうという問題点があった。

【０００９】また、貫通孔１６の加工精度が低下する
と、ロッド１５との摺動摩擦力が増えるため、作動不安
定を引き起こして円滑な弁開度制御ができなくなり、最
悪の場合、荷重がかかってかじりが発生した場合には、
ロッド１５が動かなくなり、弁が全開または全閉のまま
になって膨張弁が機能停止に陥ってしまうという問題点
があった。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ロッドを挿通している貫通孔での冷媒のバイ
パス漏れがなく、かつ貫通孔の高度な加工精度を必要と
しない膨張弁を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、可変オリフィスを構成する弁と、冷媒の
圧力および温度に応じた変位を生じるダイヤフラムと、
本体ブロックの貫通孔を貫通して配置され前記ダイヤフ
ラムの変位を前記弁の弁体へ伝達して前記弁の開度を制
御するロッドと、前記ダイヤフラム側の前記ロッドの端
部を保持する保持部材とを備えた温度式の膨張弁におい
て、前記貫通孔に配置されて前記ロッドとの間の空間を
シールするシール部材を備え、前記ロッドの軸線方向の
移動に伴う前記シール部材の移動を前記保持部材を前記
ロッドに沿って延ばした筒状部の端部にて規制するよう
にしたことを特徴とする膨張弁が提供される。

【００１２】このような膨張弁によれば、ロッドとの間
の空間をシール部材でシールしたことにより、貫通孔に
おける冷媒のバイパス漏れを完全に防止することがで
き、貫通孔はシール部材が入る大きさの孔であり、ロッ
ドはシール部材で支持されることから、孔加工に加工コ
ストの高い高度な加工精度は不要である。また、シール
部材の移動は、保持部材の筒状部の端部にて規制したこ
とで、シール部材がロッドの軸線方向での進退動作によ
り貫通孔から飛び出してしまうことがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明による膨張弁
の構成例を示す断面図である。この図１において、従来
の膨張弁の構成要素と同じ要素には同じ符号を付してあ
る。

【００１４】この膨張弁１において、その本体ブロック
２の側部に設けられた冷媒管路接続穴３は、レシーバ／
ドライヤから高温・高圧の冷媒が供給される高圧冷媒配
管に接続され、冷媒管路接続穴４は、この膨張弁１にて
断熱膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ供給
する低圧冷媒配管に接続され、冷媒管路接続穴５は、エ
バポレータ出口からの冷媒配管に接続され、冷媒管路接
続穴６は、コンプレッサへ至る冷媒配管に接続され、図
示の矢印は冷媒の流れ方向を示している。

【００１５】冷媒管路接続穴３から冷媒管路接続穴４へ
連通する流体通路には、弁座７が本体ブロック２と一体
に形成され、その弁座７の上流側には、弁座７と対向し
てボール状の弁体８が配置されている。これにより、弁
座７と弁体８との間の隙間が高圧冷媒を絞る可変オリフ
ィスを構成し、そこから冷媒管路接続穴４に向かう下流
側流路内において高圧冷媒が断熱膨張するようにしてい
る。また、冷媒管路接続穴３側の流体通路には、弁体８
を弁座７に着座させるよう付勢する圧縮コイルスプリン
グ９が配置され、この圧縮コイルスプリング９は、スプ
リング受け１０によって受けられている。

【００１６】本体ブロック２の上端部には、パワーエレ
メントが設けられている。このパワーエレメントは、厚
い金属製のアッパーハウジング１１およびロアハウジン
グ１２と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配
置された可撓性のある金属薄板からなるダイヤフラム１
３と、このダイヤフラム１３の下面に配置されたダイヤ
フラム受け盤１４とによって構成されている。

【００１７】ダイヤフラム受け盤１４の下方には、ダイ
ヤフラム１３の変位を弁体８へ伝達するロッド１５が配
置されている。このロッド１５は、本体ブロック２に形
成された貫通孔１６を挿通している。

【００１８】この貫通孔１６は、その上部に大径部１６
ａ、下部に小径部１６ｂを有しており、大径部１６ａの
上部開口端は、テーパ状の面取りがされた形状に形成さ
れている。貫通孔１６の大径部１６ａには、ロッド１５
と貫通孔１６との間を完全にシールするシール部材であ
るＯリング１８が配置され、貫通孔１６における冷媒の
バイパス漏れを完全に防止している。

【００１９】また、ロッド１５の上端部を保持している
保持部材１７は、冷媒管路接続穴５，６を連通している
流体通路を横切って垂下する筒状部１７ａを有し、その
下端部は貫通孔１６の大径部１６ａに嵌入されていて、
その下部端面が貫通孔１６の上部開口端方向へのＯリン
グ１８の移動を規制している。

【００２０】さらに、ロッド１５は、その上部が保持部
材１７により保持され、下部がＯリング１８により保持
されていることから、その軸線方向の進退動作時に貫通
孔１６との間で過大な摺動摩擦が生じることがなく、貫
通孔１６との間でかじりが生じ難い構造になっている。
したがって、本体ブロック２に、たとえばＪＩＳのＡ６
０００系アルミニウム合金材のようなかじりが生じ易い
材料を使用したとしても、ロッド１５がスティックして
動かなくなることはない。

【００２１】ロッド１５の上端部は、ダイヤフラム受け
盤１４の下面に当接されているが、その当接面はロッド
１５の軸線に直角に交わる平面に対して傾斜されてい
て、ダイヤフラム１３の軸線方向の動きが、ロッド１５
に軸線方向の荷重を与えるとともに横方向の荷重をも与
えるようにしている。これにより、ダイヤフラム１３の
動きをロッド１５に伝えるとき、ロッド１５に横荷重の
分力が働き、冷媒管路接続穴３における高圧冷媒に圧力
変動があったときにロッド１５の動作が敏感に反応しな
いようにしてロッド１５の長手方向の振動を抑制してい
る。

【００２２】以上の構成の膨張弁１において、エバポレ
ータから冷媒管路接続穴５に戻ってきた冷媒の温度が低
下すると、ダイヤフラム１３の温度が下がり、パワーエ
レメント内の飽和蒸気ガスがダイヤフラム１３の内表面
にて凝縮する。これにより、パワーエレメント内の圧力
が低下してダイヤフラム１３が上方に変位するので、ロ
ッド１５が圧縮コイルスプリング９に押されて上方へ移
動する。その結果、弁体８が弁座７側に移動することに
より高圧冷媒の流路面積が減り、エバポレータに送り込
まれる冷媒の流量が減少する。

【００２３】エバポレータからの冷媒の温度が上昇する
と、パワーエレメント内の圧力が上昇することにより、
ロッド１５は圧縮コイルスプリング９の付勢力に抗して
押し下げられる。そのため、弁体８が弁座７から離れる
方向に移動することになり、高圧冷媒の流路面積が上昇
して、エバポレータに送り込まれる冷媒の流量が増加す
る。

【００２４】このロッド１５の軸線方向の移動に伴って
Ｏリング１８も移動するが、Ｏリング１８の下方向への
移動は、大径部１６ａと小径部１６ｂとの境目にある段
差部によって規制され、上方向への移動は、保持部材１
７の筒状部１７ａによって規制されている。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ロッ
ドが挿通された本体ブロックの貫通孔にシール部材を配
置し、ロッドのダイヤフラム側端部を保持している保持
部材がロッドの軸線方向におけるシール部材の移動を防
止するような構成にした。これにより、貫通孔はシール
部材を配置するため大きな径が必要になることから、高
度な加工精度は必要なく、したがって、加工コストを低
減することができる。

【００２６】また、従来のクリアランスシールでは、冷
媒の一部がロッドと貫通孔との間のクリアランスを介し
て漏れが生じていたが、シール部材を用いたことによ
り、冷媒のバイパス漏れを完全に防止することができ
る。

【００２７】さらに、ロッドを保持部材と貫通孔に配置
したシール部材との２点で支持したことにより、ロッド
摺動時の抵抗が少なく、弁体の円滑な移動を継続するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による膨張弁の構成例を示す断面図であ
る。

【図２】従来の膨張弁の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 膨張弁 ２ 本体ブロック ３，４，５，６ 冷媒管路接続穴 ７ 弁座 ８ 弁体 ９ 圧縮コイルスプリング １０ スプリング受け １１ アッパーハウジング １２ ロアハウジング １３ ダイヤフラム １４ ダイヤフラム受け盤 １５ ロッド １６ 貫通孔 １６ａ 大径部 １６ｂ 小径部 １７ 保持部材 １７ａ 筒状部 １８ Ｏリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙道 功 東京都八王子市椚田町1211番地４ 株式会 社テージーケー内 Ｆターム(参考） 3H057 AA04 BB37 BB38 CC06 DD04 DD05 EE01 FD19 HH16 HH18 3H066 AA01 BA18 BA19 DA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変オリフィスを構成する弁と、冷媒の
   圧力および温度に応じた変位を生じるダイヤフラムと、
   本体ブロックの貫通孔を貫通して配置され前記ダイヤフ
   ラムの変位を前記弁の弁体へ伝達して前記弁の開度を制
   御するロッドと、前記ダイヤフラム側の前記ロッドの端
   部を保持する保持部材とを備えた温度式の膨張弁におい
   て、 前記貫通孔に配置されて前記ロッドとの間の空間をシー
   ルするシール部材を備え、前記ロッドの軸線方向の移動
   に伴う前記シール部材の移動を前記保持部材を前記ロッ
   ドに沿って延ばした筒状部の端部にて規制するようにし
   たことを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】 前記貫通孔は、前記ダイヤフラム側の大
   径部と、前記弁側の小径部とを有し、前記大径部には前
   記シール部材が配置されているとともに前記保持部材の
   筒状部の端部が嵌入されていることを特徴とする請求項
   １記載の膨張弁。
3. 【請求項３】 前記大径部は、その開口端がテーパ状に
   面取りされた形状に形成されていることを特徴とする請
   求項２記載の膨張弁。