| 【発明の名称】 |
温度式膨張弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 和人
【氏名】渡辺 和彦
【氏名】矢野 公道
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| 【要約】 |
【課題】エアコン等の冷凍サイクルに装備される温度式膨張弁の部材の簡素化を図る。
【解決手段】温度式膨張弁１００は、アルミ合金製の本体１１０に、高圧の冷媒入口１２０に連通する弁室１２２を有し、弁体１９０により流量が制御された冷媒は、第１の通路１３０から蒸発器側へ供給される。蒸発器から戻される冷媒は、第２の通路１４０を通って圧縮器側へ向かう。パワーエレメント１５０内のダイアフラム１６０は、冷媒の圧力、温度に応じて棒状の弁体駆動部材１８０を介して弁体１９０を駆動する。本体１１０の穴１８１内をシールするゴム材２２０は、弁体駆動部材１８０に凹部１８２を形成し、この凹部に一体に焼付け接合される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エバポレータに向かう冷媒が通過する第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向かう冷媒が通過する第２の通路とが弁本体内に形成され、上記第２の通路の冷媒の温度に応じて、弁体駆動部材により上記弁本体内の弁体を駆動して上記エバポレータに流入する冷媒流量を制御する温度式膨張弁において、上記第１と第２の通路間をシールするシール部材が、上記弁体駆動部材又は上記弁本体内の上記弁体駆動部材の摺動部にあらかじめ具備されて構成されていることを特徴とする温度式膨張弁。
【請求項２】 エバポレータに向かう冷媒の通る第１の通路及びエバポレータからコンプレッサに向かう冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記弁本体に設けられたパワーエレメント部内のダイアフラムの変位によって、弁開度を制御する弁体を駆動する棒状の部材とからなり、上記通路間をシールするシール部材が、あらかじめ上記棒状の部材に具備されて構成されたことを特徴とする温度式膨張弁。
【請求項３】 上記棒状の部材に具備されるシール部材が焼付けにより固着されたゴム材であることを特徴とする請求項１記載の温度式膨張弁。
【請求項４】 エバポレータに向かう液冷媒の通る第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向かう気相冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記第１の通路中に設けられるオリフィスと、このオリフィスを通路する冷媒量を調節する弁体と、上記気相冷媒の温度を感知して変位するダイアフラムを有する上記弁本体に設けられたパワーエレメント部と、このダイアフラムの変位により上記弁体を駆動する感温棒機能を有する棒状の部材とを備えた膨張弁において、上記棒状の部材は、第１と第２の通路間に存在する穴内に摺動自在に配設されると共に、上記穴の内面にシール部材があらかじめ具備されて構成されたことを特徴とする温度式膨張弁。
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【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用いられる冷媒用の温度式膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来広く用いられているボックス型膨張弁を自動車等の空気調和装置の冷凍サイクル中に配置した状態の縦断面図を図５に示す。図５において、膨張弁１０は角柱の例えばアルミニウム製の弁本体３０と、冷凍サイクル１１においてコンデンサ５、エバポレータ８に向かう冷媒の通る第１の通路３２、及びエバポレータ８からコンプレッサ４に向かう冷媒の通る第２の通路３４が弁本体３０に上下に離間して形成されている。さらに、第１の通路３２に設けられたオリフィス３２ａ及び弁室３５と、このオリフィス３２ａを通過する冷媒量を制御する通路３２の上流側に配置された球状の弁体３２ｂと、弁体３２ｂをオリフィス３２ａ方向に弁部材３２ｃを介して押圧するばね３２ｄの調節ねじ３９を有する。調節ねじ３９は弁本体３０の下部の端面より第１の通路３２の弁室３５に連通する装着穴３０ａに進退可能にねじ込まれており、Ｏリング３９ａが調節ねじ３９に装着され、弁本体３０と気密状態が確保されている。この調節ねじ３９と押圧ばね３２ｄとにより、弁体３２ｂのオリフィス３２ａに対する開口度が調節される。
【０００３】なお、３２１はレシーバ６から送り出されて、エバポレータ８に向かう冷媒が流入する入口ポートであり、入口ポート３２１に弁室３５が連続しており、３２２はエバポレータ８に流入する冷媒の出口ポートである。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。
【０００４】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な感温室を形成する上部圧力作動室３６ｂ、及び下部圧力作動室３６ｃをそれぞれ構成する上カバー３６ｄと下カバー３６ｈと、上部圧力作動室３６ｂ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。
【０００５】さらに下部圧力作動室３６ｃ内にダイアフラム３６ａの下面中央部に当接する大径の皿状に形成された頂部３７ｇを有し、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３８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３６ｆ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の頂部３７ｇ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３７ｆとで弁体駆動部材が構成されている。
【０００６】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部材が、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。また、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としてＯリング３６ｇが備えられている。
【０００７】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部材及びダイアフラム３２ａ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の熱が伝達される。
【０００８】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３６ａ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化は、弁体駆動部材を介して弁体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。
【０００９】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つまり弁体駆動部材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から送り出せ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。
【００１０】かかる従来の温度式膨張弁においては、感温棒３６ｆは比較的大径の部材であり、この部材と作動棒とで弁体駆動部材が構成されている。而して、上記弁体駆動部材を小径のロッド部材で構成した従来の温度式膨張弁もあり、このロッド部材を用いた従来の温度式膨張弁を図６に示す。図６に示す膨張弁の動作は図５に示す膨張弁と同一であり、図５と同一符号は同一又は均等部分を示し、図５とは弁体駆動部材の構成とＯリング３６ｇの構成が異なる。即ち、第１の通路３２と第２の通路３４間には、大径の穴３８が設けられ、この穴３８に摺動自在に挿入される細径の棒状のロッド部材３１６は、ダイアフラム３６ａの作動を弁体３２ｂに伝達する。
【００１１】感温機構を有する感温部３１８は、感温棒３６１ｆと、ダイアフラム３６ａがその表面に当接し、ダイアフラム３６ａの受け部となる大径のストッパ部３１２と、ストッパ部３１２の裏面に一端面が当接し、かつ他端面の中央部が突起部３１５に形成されて下部圧力作動室３６ｃ内に摺動自在に挿入される大径部３１４と、この大径部３１４の突起部３１５の内部にて一端面が嵌合し、他端面が作動棒に相当する部分３７１ｆを介して弁体３２ｂに当接して連続する一体構成のロッド部材３１６とからなる。ロッド部材３１６を構成する感温棒３６１ｆは、第２の通路内に露出して冷媒蒸気からの熱が伝達される。
【００１２】棒状の部材即ち、感温棒３６１ｆであるロッド部材３１６は、パワーエレメント部３６のダイアフラム３６ａの変位に応じて通路３４を横切って進退自在に駆動されるので、ロッド部３１６に沿って通路３２１と通路３４間を連通するクリアランス（隙間）が形成されることとなり、この連通を防止するため、ロッド部３１６の外周に密着するＯリング４０を大径の穴３８内に配置し、両通路間にＯリングが存在するようにしており、しかも、Ｏリング４０がコイルバネ３２ｄ及び通路３２１の冷媒圧力により長手方向（パワーエレメント部３６の存在する方向）に作用する力を受けて、移動しないようにするため戻り止めナットとしてプッシュナット４１がＯリング４０に接して大径の穴３８内に配置されるようにロッド部３１６に取付けられている。
【００１３】なお、図５及び図６に示す従来の温度式膨張弁において、封切管３６ｉの代りに栓体を用いてダイアフラム駆動流体を封入する構成としてもよいのは勿論である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の温度式膨張弁においては、エバポレータに向かう冷媒が通る第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向かう冷媒が通る第２の通路間の気密性を確保するためのシール部材としてＯリング又はＯリングと止め輪が用いられている。このため、図５における温度式膨張弁では、弁体駆動部材に対し、別体のシール部材であるＯリングを装着する必要があり、Ｏリングの装着が面倒であり、Ｏリングを装着した後、弁体駆動部材を弁本体に組込まねばならず、組立工数を要するという問題があり、また図６における温度式膨張弁では、Ｏリングと止め輪の複数部品を必要とし、部品コストを要し、かつ組立工数が大幅に増大し、組立コストも高価になるという問題がある。
【００１５】本発明は、かかる問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは組立が簡単で大幅な組立工数の低減と、組立コストの削減が可能であり、さらには部品コストを大幅に低減した温度式膨張弁を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、エバポレータに向かう冷媒が通過する第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向かう冷媒が通過する第２の通路とが弁本体内に形成され、上記第２の通路の冷媒の温度に応じて、弁体駆動部材により上記弁本体内の弁体を駆動して上記エバポレータに流入する冷媒流量を制御する温度式膨張弁において、上記第１と第２の通路間をシールするシール部材が、上記弁体駆動部材又は上記弁本体内の上記弁体駆動部材の摺動部にあらかじめ具備されて構成されていることを特徴としている。
【００１７】また、本発明に係る電動弁は、エバポレータに向かう冷媒の通る第１の通路及びエバポレータからコンプレッサに向かう冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記弁本体に設けられたパワーエレメント部内のダイアフラムの変位によって、弁開度を制御する弁体を駆動する棒状の部材とからなり、上記通路間をシールするシール部材が、あらかじめ上記棒状の部材に具備されて構成されたことを特徴としている。
【００１８】さらにまた、本発明に係る電動弁における好ましい具体的態様としては、上記棒状の部材に具備されるシール部材が焼付けにより固着されたゴム材であることを特徴としている。
【００１９】また、本発明に係る電動弁は、エバポレータに向かう液冷媒の通る第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向かう気相冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記第１の通路中に設けられるオリフィスと、このオリフィスを通路する冷媒量を調節する弁体と、上記気相冷媒の温度を感知して変位するダイアフラムを有する上記弁本体に設けられたパワーエレメント部と、このダイアフラムの変位により上記弁体を駆動する感温棒機能を有する棒状の部材とを備えた膨張弁において、上記棒状の部材は、第１と第２の通路間に存在する穴内に摺動自在に配設されると共に、上記穴の内面にシール部材があらかじめ具備されて構成されたことを特徴としている。
【００２０】このように、本発明に係る温度式膨張弁は、感温部となる棒状の部材又はこの棒状の部材が摺動する弁本体内にあらかじめシール材を具備しているので、組立工数が低減できることとなり、組立コストの削減を可能とした通路間のシールを実現できる。さらには最少の部品数を用いて弁体内に形成された通路面をシールすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る温度式膨張弁の実施形態について説明する。図１は本発明の温度式膨張弁の断面図、図２は図１の右側面図である。本実施の形態における全体を符号１００で示す温度式膨張弁は、略角柱形状の弁本体１１０を有し、その作用は従来の図３に示す膨張弁と同一であり、説明は省略する。弁本体１１０は、例えばアルミニウム合金を中空押出し成形して得られた素材に機械加工を施して製造される。
【００２２】図示しないレシーバからの高圧冷媒が流入する弁本体に形成される高圧冷媒の入口１２０は、細径の穴１２１を介して弁室１２２に連通される。弁室１２２は、オリフィス１２６を介して第１の冷媒通路１３０に連通される。弁室１２２内には、ボール形状の弁体１９０が配設される。弁体１９０は支持部材２０２により支持され、支持部材２０２は、スプリング２００を介して弁体１９０をオリフィス１２６の弁座に向けて付勢する。スプリング２００は、弁室１２２を封止するナット部材２０４により支持される。
【００２３】第１の冷媒通路１３０から流出した冷媒は、図示しない蒸発器へ供給され外気との間で熱交換を行なう。蒸発器から戻された冷媒は、弁本体１１０に設けられる第２の冷媒通路１４０を通り、冷媒システムを構成する図示しない圧縮機、凝縮器の回路へ流れる。
【００２４】第２の冷媒通路１４０内を直径方向に貫通する弁体駆動部材１８０は、ロッド部材即ち細径の棒状の部材であって、その上端部がパワーエレメント部１５０内のダイアフラム１６０の受け部となるストッパ１７０に係止される。弁体駆動部材１８０の下端部は弁体１９０に接し、弁体１９０をオリフィス１２６の弁座から離れる方向に付勢する。
【００２５】弁体１１０の上部には、パワーエレメント１５０がねじ部１５６を用いて固着される。パワーエレメント１５０内にはダイアフラム１６０が挾持されており、ダイアフラム１６０の上方の室である上部圧力空間１５２には、作動ガスが充填され、下方の室である下部圧力空間１５３内にはストッパ１７０が摺動可能に配置され、栓体である封止部材１５４により封止される。
【００２６】第２の冷媒通路１４０を流れる冷媒の圧力は、ストッパ１７０の下面に受圧され、また、冷媒の温度は弁体駆動部材１８０とストッパ１７０を介して、パワーエレメント１５０の上部圧力空間１５２側に伝達される。そして、上部圧力空間１５２内のガス圧を受けるダイアフラム１６０の作動に応じてストッパ１７０、弁体駆動部材１８０を介して弁体１９０は、弁座１２６との間の開度が調節され、必要な量の冷媒が蒸発器に供給される。なお、図２において、１１４は幅寸法を削減した外側面を示す。
【００２７】而して、棒状の部材である弁体駆動部材１８０は弁本体１１０内を摺動するが、第１の冷媒通路１３０と第２の冷媒通路１４０の連通を阻止するべく、弁本体１１０に形成された第１と第２の通路間に存在する大径の穴１８１内にシール材を配置するため、弁体駆動部材１８０の外面にシール材として図３に示す如く、例えばＮＢＲ（アクリロ・ニトリル・ブタジェンゴム）あるいはＨＮＢＲ（水素化アクリロ・ニトリル・ブタジェンゴム）等のゴム材２２０があらかじめ装着されている。このゴム材２２０は、弁体駆動部材１８０として、例えば直径２．４ｍｍのステンレス材に焼付けられて、あらかじめ弁体駆動部材１８０に装置されているのである。即ち、弁体駆動部材１８０に例えば０．０５ｍｍの深さに設けられた凹部１８２を形成し、この凹部１８２に接着剤にて上記ゴム材２２０を固定するか、あるいは接着剤を用いずにゴム材を圧着により固定し、次いで、上型と下型の型を用いることに、例えば１７５℃〜１８０℃の温度にて、上記ゴム材を焼付けして強固に装着するのである。
【００２８】このように、弁体駆動部材１８０には、あらかじめシール材２２０が装着されているので、この弁体駆動部材１８０を弁本体１１０に形成された大径の穴１８１に組込むことにより、必然的に第１と第２の通路間のシールを実現して、膨張弁１００の組立を行うことができることとなり、組立工数の低減が可能となり部品コスト及び組立コストの削減を図ることができる。
【００２９】以上の説明では、感温部である弁体駆動部材にシール材をあらかじめ具備する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、上記弁体駆動部材の弁本体内の摺動部にシール材をあらかじめ具備せしめる場合にも適用できる。
【００３０】図４は、その場合の本発明の他の実施の形態を示す断面図であり、図３とはシール材を装着する構成が相違するのみであり、他の基本的構成及び動作は同一であるので、図４においては弁体駆動部材１８０’、弁本体１１０、弁本体１１０に形成される大径の穴１８１’及びシール材２３０のみを示している。
【００３１】図において、大径の穴１８１’内の内面に形成された凹溝にあらかじめ前述したゴム材がシール材２３０として具備されており、シール材２３０が大径の穴１８１’内に装着された状態で感温部である弁体駆動部材１８０’を弁本体１１０に組込むことにより、弁体駆動部材１８０’の外面にシール材２３０が装着されたこととなり、必然的に第１と第２の通路間のシールを実現した膨張弁の組立を行うことができるのである。したがって、弁本体内に形成された弁体駆動部材の摺動部にあらかじめシール材を具備するので、組立工数の低減と組立コストの削減が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明においては、感温部である弁体駆動部材又は弁体駆動部材の摺動部にあらかじめシール材を具備した状態で温度膨張弁の組立を行うことができるので、組立工数の低減が可能となり、組立コストの削減を図ることができる。また、弁本体内の通路間のシールを最少の部品数により実現でき、組立工数の低減が可能となるので、大幅な組立コストの削減を実現できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００２１６６
【氏名又は名称】株式会社不二工機
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| 【出願日】 |
平成１１年６月１０日（１９９９．６．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５９１３
【弁理士】
【氏名又は名称】沼形 義彰 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４６４９４（Ｐ２０００−３４６４９４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１６３３２１ |
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