JPH11287536A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和装置に装備される冷媒の膨張弁内に
発生する冷媒通過音の低減を図る。 【解決手段】 膨張弁１０’は、弁本体３０にレシーバ
６より高圧冷媒が流入する第１の通路３２’が切削加工
により形成されており、弁本体３０の下部には弁本体３
０の底部から軸方向に沿って弁室３５’を構成する空間
３５ａを通路３３によって形成する。空間３５ａを形成
する通路３３と第１の通路３２’とは、それ等の形成時
に互いに干渉して形成され、その干渉する個所で絞り部
３２３を構成している。即ち、第１の通路３２’は、そ
の通路の断面積の大きさが弁室３５’の方向に順次小さ
くなる如く径が形成されており、この径の断面積の第１
の通路３２’に弁室３５’を形成する通路３３を干渉さ
せて、絞り部３２３を構成する。この絞り部３２３は、
直径３ｍｍ程度相当の断面積に形成される。この構成に
より液相冷媒中に混入される気泡は微細化され、冷媒通
過音は低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気調和装置、冷凍
装置等の冷凍サイクルにおいて、エバポレータに供給さ
れる冷媒の流量制御に用いられる膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の膨張弁は、従来周知の如く自動
車等の空気調和装置の冷凍サイクルにおいて用いられて
おり、図４は、従来広く用いられている膨張弁の一例の
縦断面図を冷凍サイクルの概略と共に示しており、図５
は膨張弁の弁本体の斜視図及び図６は図４の膨張弁のＡ
方向より見た正面図である。膨張弁１０は、角柱状のア
ルミ製の弁本体３０を有し、冷凍サイクルの冷媒管路１
１においてコンデンサ５の冷媒出口からレシーバ６を介
してエバポレータ８の冷媒入口へと向かう部分に介在さ
れる液相冷媒が通過する第１の通路３２と冷媒管路１１
においてエバポレータ８の冷媒出口からコンプレッサ４
の冷媒入口へと向かう部分に介在される気相冷媒が通過
する第２の通路３４とが上下に相互に離間して形成され
ている。なお、図５及び図６において、符号５０は、膨
張弁１０を取り付けるためのボルト挿入孔である。

【０００３】第１の通路３２には、レシーバ６の冷媒出
口から供給された液体冷媒を断熱膨張させるためのオリ
フィス３２ａが形成されている。オリフィス３２ａの入
口側つまり第１の通路の上流側には弁座が形成されてい
て、弁座には上流側から弁部材３２ｃにより支持された
球状の弁体３２ｂが配置されている。弁部材３２ｃは、
弁体と溶接により固着されると共に、圧縮コイルばねの
如き付勢手段３２ｄとの間に配置され、付勢手段３２ｄ
の付勢力を弁体３２ｂに伝え、弁体３２ｂは弁座に接近
する方向に付勢され弁開度が調節される。

【０００４】レシーバ６からの液冷媒が導入される第１
の通路３２は液冷媒の通路となり、レシーバ６に接続さ
れる入口ポート３２１と、この入口ポート３２１に連続
する弁室３５が弁本体３０に形成され、弁室３５には弁
体３０が配置されている。エバポレータ８に出口ポート
３２２が接続される。弁室３５は、オリフィス３２ａと
同軸に形成され有底の室であり、調節ねじであるプラグ
３９によって密閉されている。プラグ３９は弁室３５に
連通する装着穴３９’に進退可能にねじ込まれており、
コイルばねの押圧力を調整する。なお、プラグ３９には
Ｏリング３９ａが設けられ弁本体３０と気密状態が確保
されている。

【０００５】さらに、弁本体３０にはエバポレータ８の
出口温度に応じて弁体３２ｂに対して駆動力を与えてオ
リフィス３２ａの開閉を行うために、小径の孔３７とこ
の孔３７より径が大径の孔３８が第２の通路３４を貫通
してオリフィス３２ａと同軸に形成され、弁本体３０の
上端には感熱部となるパワーエレメント部３６が固定さ
れるねじ孔３６１が形成されている。

【０００６】パワーエレメント部３６は、ステンレス製
のダイアフラム３６ａと、このダイアフラム３６ａを挾
んで互いに溶接により密着して設けられ、その上下に二
つの気密室を形成する上部圧力作動室３６ｂ及び下部圧
力作動室３６ｃをそれぞれ形成する上カバー３６ｄと下
カバー３６ｈと、上部圧力作動室３６ｂに連通して設け
られた内部にダイアフラム駆動流体となる所定冷媒を封
入するための封切管３６ｉとを備え、下カバー３６ｈは
パッキン４０を介してねじ孔３６１に螺着される。下部
圧力作動室３６ｃは、オリフィス３２ａの中心線に対し
て同心的に形成された均圧孔３６ｅを介して第２の通路
３４に連通されている。第２の通路３４には、エバポレ
ータ８からの冷媒蒸気が流れ、通路３４は気相冷媒の通
路となり、その冷媒蒸気の圧力が均圧孔３６ｅを介して
下部圧力作動室３６ｃに負荷されている。なお、３４２
はエバポレータ８から送り出される冷媒の入る入口ポー
ト、３４１はコンプレッサ４へ送り出される冷媒の出口
となる出口ポートである。なお、図５及び図６では封切
管３６ｉを省略して示している。

【０００７】さらに下部圧力作動室３６ｃ内にダイアフ
ラム３６ａと当接し、かつ第２の通路３４を貫通して大
径の孔３８内に摺動可能に配置されて、エバポレータ８
の冷媒出口温度を下部圧力作動室３６ｃへ伝達すると共
に、上部圧力作動室３６ｂ及び下部圧力作動室３６ｃの
圧力差に伴うダイアフラム３６ａの変位に応じて大径３
８内を摺動して駆動力を与えるアルミ製の感温棒３６ｆ
と、小径の孔３７内に摺動可能に配置されて感温棒３６
ｆの変位に応じて弁体３２ｂを付勢手段３２ｄの弾性力
に抗して押圧する感温棒３６ｆより細径のステンレス製
の作動棒３７ｆからなり、感温棒３６ｆには第１の通路
３２と、第２の通路３４との気密性を確保するための密
封部材、例えばＯリング３６ｇが備えられている。感温
棒３６ｆの上端はダイアフラム３６ａの受け部としてダ
イアフラム３６ａの下面に当接し、感温棒３６ｆの下端
は作動棒３７ｆの上端と当接し、作動棒３７ｆの下端は
弁体３２ｂと当接しており、感温棒３６ｆと作動棒３７
ｆとで弁体駆動棒が構成されている。したがって、均圧
孔３６ｅには、ダイアフラム３６ａの下面から第１の通
路３２のオリフィス３２ａまで延出した弁体駆動棒が同
心的に配置されていることになる。なお、作動棒３７ｆ
の部分３７ｅはオリフィス３２ａの内径より細く形成さ
れて、オリフィス３２ａ内を挿通し、冷媒はオリフィス
３２ａ内を通過する。

【０００８】圧力作動ハウジング３６ｄの上方の圧力作
動室３６ｂ中には公知のダイアフラム駆動流体が充填さ
れていて、ダイアフラム駆動流体には第２の通路３４や
第２の通路３４に連通されている均圧孔３６ｅに露出さ
れた弁体駆動棒及びダイアフラム３６ａを介して第２の
通路３４を流れているエバポレータ８の冷媒出口からの
冷媒蒸気の熱が伝達される。

【０００９】上方の圧力作動室３６ｂ中のダイアフラム
駆動流体は上記伝達された熱に対応してガス化し圧力を
ダイアフラム３６ａの上面に負荷する。ダイアフラム３
６ａは上記上面に負荷されたダイアフラム駆動ガスの圧
力とダイアフラム３６ａの下面に負荷された圧力との差
により上下に変位する。ダイアフラム３６ａの中心部の
上下への変位は弁体駆動棒を介して弁体３２ｂに伝達さ
れ弁体３２ｂをオリフィス３２ａの弁座に対して接近ま
たは離間させる。この結果、冷媒流量が制御されること
となる。

【００１０】即ち、エバポレータ８の出口側つまりエバ
ポレータから送り出される低圧の気相冷媒の温度が上部
圧力作動室３６ｂに伝達されるため、その温度に応じて
上部圧力作動室３６ｂの圧力が変化し、エバポレータ８
の出口温度が上昇する。つまりエバポレータの熱負荷が
増加すると、上部圧力作動室８６ｂの圧力が高くなり、
それに応じて感温棒３６ｆつまり弁体駆動棒が下方へ駆
動されて弁体３２ｂを下げるため、オリフィス３２ａの
開度が大きくなる。これによりエバポレータ８への冷媒
の供給量が多くなり、エバポレータ８の温度を低下させ
る。逆に、エバポレータ８から送り出される冷媒の温度
が低下する。つまりエバポレータの熱負荷が減少する
と、弁体３２ｂが上記と逆方向に駆動され、オリフィス
３２ａの開度が小さくなり、エバポレータへの冷媒の供
給量が少なくなり、エバポレータ８の温度を上昇させる
のである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この種の膨張弁にあっ
ては、レシーバ６からの液相の冷媒のみが供給されるこ
とが望ましいが、レシーバ内で気相が混入し、気液相の
冷媒として入口ポート３２１へ送られる場合がある。こ
のような場合には、気相を含む冷媒が入口ポート３２１
から弁室３５、オリフィス３２ａを通過して出口ポート
３２２へ流れる際に、冷媒通過音として騒音を発生する
という不具合を生ずる場合がある。本発明はかかる不具
合を解消する膨張弁を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
膨張弁は、弁本体と、上記弁本体内に形成されてエバポ
レータに送り出される高圧冷媒が通る通路から上記冷媒
が流入する弁室と、上記冷媒の流量を調整する上記弁室
内に配された弁体と、上記エバポレータからコンプレッ
サに送り出される低圧冷媒の温度に応じて、上記弁体が
駆動される膨張弁において、上記弁室が上記通路に干渉
して形成された絞り部を有し、上記絞り部を介して上記
冷媒が弁室に流入することを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る膨張弁は、エバポレー
タに向かう高圧冷媒の通る第１の通路及びエバポレータ
からコンプレッサに向かう低圧冷媒の通る第２の通路を
有する弁本体と、上記低圧冷媒の温度に応じて上記弁本
体の上端部に設けられたパワーエレメント部により駆動
される弁体と、上記弁体の弁開度を調節するばねの押圧
力を調整する調整ねじを進退可能に取り付けて、上記弁
本体の下端部に形成された装着穴と、上記装着穴に連通
する通路によって形成された弁室とからなる膨張弁にお
いて、上記弁室を形成する通路と、上記第１の通路とが
干渉して形成された絞り部を有し、上記絞り部を介して
上記第１の通路から上記弁室に上記高圧冷媒が流れるこ
とを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明に係る膨張弁は、上記第１
の通路は、上記弁室の方向に順次径が小となる如く形成
されると共に、上記弁室との間に壁部を形成することを
特徴とする。以上のように、第１の通路と弁室とを連通
する絞り部を設けることにより、冷媒中の気泡を微細化
でき、気泡の存在による冷媒通過音による騒音レベルを
低減できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は、本発明の膨張弁の一実施形態
を示す断面図であり、冷凍サイクルの概略と共に示して
おり、図２は図１に示す実施形態における膨張弁の主要
部を示す部分拡大図である。

【００１６】図１の膨張弁１０’において、図４に示す
従来の膨張弁１０とは、レシーバからの高圧冷媒の流れ
る通路と弁室となる空間を形成する通路との構成状態が
異なるのみで、他の構成は同一であるので、同一部分に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１におい
て、膨張弁１０’は、弁本体３０にレシーバ６より高圧
冷媒が流入する第１の通路３２’が形成されており、弁
本体３０の下部には弁本体３０の底部から軸方向に沿っ
て弁室３５’を構成する空間３５ａを通路３３によって
形成する。

【００１７】通路３３は、プラグ３９の装着穴３９’に
連通して形成されており、空間３５ａは弁本体３０の下
端部に螺合により固定されるプラグ３９により密閉して
閉止され、弁室３５’を構成する。弁室３５’には弁体
３２ａを支持する弁部材３２ｃが収納され、この弁部材
３２ｃとプラグ３９との間に弾装されたコイルばね３２
ｄの弾性力によって弁体３２ｂを付勢する。

【００１８】而して、空間３５ａを形成する通路３３と
第１の通路３２’とは、それ等の形成時に図２の点線で
示すように互いに干渉して形成され、その干渉する個所
で絞り部３２３を構成している。即ち、第１の通路３
２’は、図２に示すようにその通路の断面積の大きさが
弁室３５’の方向に順次小さくなる如く径が形成されて
おり、入口ポート３２１の直径は１４．５ｍｍ程度、弁
室３５’と干渉する部分の通路３２’の径は直径４．５
ｍｍ程度であり、この径の断面積の第１の通路３２’に
弁室３５’を形成する通路３３を干渉させて、絞り部３
２３を構成する。この絞り部３２３は、直径２ｍｍ〜４
ｍｍ程度相当の断面積に形成される。

【００１９】第１の通路３２’には、絞り部３２３を形
成する第１の通路３２’の径の最小部分と弁室３５’と
の間に形成された壁部３２ｅが形成され、第１の通路３
２’を流れる高圧冷媒を絞り部３２３で絞る作用に寄与
する。即ち、レシーバ６からの高圧冷媒は、第１の通路
３２’の入口ポート３２１から流入し、第１の通路３
２’の径の減少にしたがって順次絞られて、通路３２’
内を通過し壁部３２ｅに衝突して緩衝され、その流れを
第１の通路３２’から絞り部３２３に曲げられて、絞り
部３２３から弁室３５’内に進入する。絞り部３２３
は、第１の通路３２’と弁室３５’とにそれぞれ開口し
た開口部となり、第１の通路３２’と弁室３５’とを連
通し、その大きさは直径２ｍｍ〜４ｍｍ程度相当の断面
積を有する。ここで、絞り部３２３の大きさを直径２ｍ
ｍ〜４ｍｍ程度相当の断面積の大きさの範囲に設定する
のは、直径を４ｍｍ程度以下とすることが冷媒通過音を
低減できることが実験的に確認されており、かつ直径２
ｍｍ程度以上とするのは、冷媒流量を確保し、通路抵抗
を増大させないためである。

【００２０】かかる構成において、レシーバ６から送ら
れてくる高圧冷媒は、第１の通路３２’を通って絞り部
３２３に至り、ここで高圧冷媒は壁部３２ｅに衝突して
気泡の衝撃を緩衝しながら第１の通路３２’から絞り部
３２３へ進路を曲げて弁室３５’に進入する。この絞り
部３２３によって、高圧冷媒が弁体３２ｂとオリフィス
３２ａにて減圧膨張される前に絞られることにより、高
圧冷媒中の気泡を微細化し、冷媒通過音を低減するので
ある。

【００２１】図３は、本実施形態における冷媒通過音に
よる騒音レベルを従来の膨張弁の場合と比較して示した
図であり、絞り部３２３の大きさは直径３ｍｍ程度相当
の断面積の大きさであり、室温２０℃、コンプレッサの
回転数１０００ｒｐｍ及びエバポレータの風量をＬｏｗ
モードにて膨張弁から１０ｃｍ離れた所の騒音を実験に
より測定した結果である。図３に示す図から明らかなと
おり、冷凍サイクルの起動時また定常時において、従来
の場合と比較して騒音レベルが大きく改善されているこ
とが判る。

【００２２】而して、弁室３５’に流入した高圧冷媒
が、弁体３２ｂとオリフィス３２ａとによって冷媒を霧
状に減圧膨張させて出口ポート３２２からエバポレータ
８に流入させる動作は、従来の図４に示す膨張弁と同一
である。即ち、感温棒３６ｆを介して伝達された第２の
通路３４を流れる冷媒の温度によって変化するパワーエ
レメント部３６の上部圧力室３６ｂの圧力と、第２の通
路３４側から冷媒圧力とが作用し、さらにコイルばね３
２ｄによって作動棒３７ｆを介してダイアフラム３６ａ
に作用する力との釣り合いの位置に弁体３２ｂを駆動
し、弁体３２ｂの開度を調節するのである。

【００２３】以上のことから、本実施形態においては、
従来の膨張弁の構成を大幅に設計変更せずに冷媒通過音
による騒音を低減させることができるのである。なお、
上記実施形態では、パワーエレメント部を用いて弁体の
開度を調節するのに、膨張弁の本体内に低圧冷媒通路を
形成し、その中に感温棒を配したものを示したが、感温
筒を設けたものでもよい。また、封切管の代りに栓体に
より冷媒を封止したパワーエレメント部を用いた膨張弁
であってもよいのは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明において
は、膨張弁の高圧冷媒の通路と弁室との干渉する部分に
絞り部を設けたので、膨張弁の冷媒通過音によって生ず
る騒音レベルを低減することができる。さらに、本発明
によれば従来の膨張弁に大幅な設計変更を加えることな
く騒音の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膨張弁の一実施形態の断面図を冷凍サ
イクルの概略と共に示す図。

【図２】図１の実施形態における膨張弁の主要部を示す
部分拡大図。

【図３】図１の膨張弁と従来の膨張弁との騒音レベルを
測定した実験結果を示す図。

【図４】従来の膨張弁の断面図を冷凍するの概略と共に
示す図。

【図５】従来の膨張弁の斜視図。

【図６】従来の膨張弁の正面図。

【符号の説明】

３２’ 第１の通路 ３３ 通路 ３５’ 弁室 ３２３ 絞り部 ３２ｅ 壁部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体と、上記弁本体内に形成されてエ
   バポレータに送り出される高圧冷媒が通る通路から上記
   冷媒が流入する弁室と、上記冷媒の流量を調整する上記
   弁室内に配された弁体と、上記エバポレータからコンプ
   レッサに送り出される低圧冷媒の温度に応じて、上記弁
   体が駆動される膨張弁において、上記弁室が上記通路に
   干渉して形成された絞り部を有し、上記絞り部を介して
   上記冷媒が弁室に流入することを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】 エバポレータに向かう高圧冷媒の通る第
   １の通路及びエバポレータからコンプレッサに向かう低
   圧冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記低圧冷
   媒の温度に応じて上記弁本体の上端部に設けられたパワ
   ーエレメント部により駆動される弁体と、上記弁体の弁
   開度を調節するばねの押圧力を調整する調整ねじを進退
   可能に取り付けて、上記弁本体の下端部に形成された装
   着穴と、上記装着穴に連通する通路によって形成された
   弁室とからなる膨張弁において、上記弁室を形成する通
   路と、上記第１の通路とが干渉して形成された絞り部を
   有し、上記絞り部を介して上記第１の通路から上記弁室
   に上記高圧冷媒が流れることを特徴とする膨張弁。
3. 【請求項３】 上記第１の通路は、上記弁室の方向に順
   次径が小となる如く形成されると共に、上記弁室との間
   に壁部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の膨張弁。