| 【発明の名称】 |
膨張弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 久寿
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| 【要約】 |
【課題】弁体をパワーエレメントと反対側から付勢するスプリングの調整を、冷媒漏れ等を起こすおそれなく確実に行うことができる膨張弁を提供すること。
【解決手段】圧縮コイルスプリング１７を、一端が外部に開口するように本体ブロック１１に形成された孔１９内に配置すると共に、圧縮コイルスプリング１７の固定端側を受けるスプリング受け部材１８を孔１９内に開口端側から圧入固定し、それによって孔１９の開口端側が気密に塞がれるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路の途中を細く絞って形成された弁座孔に対向して本体ブロック内に弁体を配置し、軸線方向に進退自在に配置されたロッドを、上記蒸発器から送り出された低圧冷媒の温度と圧力に対応して動作するパワーエレメントと上記弁体との間に挟設すると共に、上記弁体を上記パワーエレメントの反対の方向から圧縮コイルスプリングにより付勢した膨張弁において、上記圧縮コイルスプリングを、一端が外部に開口するように上記本体ブロックに形成された孔内に配置すると共に、上記圧縮コイルスプリングの固定端側を受けるスプリング受け部材を上記孔内に上記開口端側から圧入固定し、それによって上記孔の開口端側が気密に塞がれるようにしたことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】上記孔内における上記スプリング受け部材の固定位置が調整可能である請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】上記スプリング受け部材が、一端側が塞がった筒状に形成されている請求項１又は２記載の膨張弁。
【請求項４】上記スプリング受け部材がバネ性のある材料で形成されている請求項１、２又は３記載の膨張弁。
【請求項５】上記スプリング受け部材が上記本体ブロックより低硬度の材料で形成されている請求項１、２又は３記載の膨張弁。
【請求項６】上記スプリング受け部材が上記本体ブロックと同じ材料で形成されている請求項１、２又は３記載の膨張弁。
【請求項７】上記スプリング受け部材と上記本体ブロックとが、共にアルミニウム合金で形成されている請求項６記載の膨張弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルにおいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ冷媒を断熱膨張させるための膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】膨張弁には各種のタイプがあるが、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路の途中を細く絞って形成された弁座孔に対向して弁体を配置し、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度と圧力に対応して弁体を開閉動作させるようにした膨張弁が広く用いられている。
【０００３】そのような膨張弁においては、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度と圧力に対応して動作するパワーエレメントと弁体との間に軸線方向に進退自在にロッドを挟設すると共に、弁体をロッドと反対の方向から圧縮コイルスプリングで付勢し、パワーエレメントによりロッドを介して弁体を開閉動作させるようにしている。
【０００４】図３に示されるように、弁体１６を付勢する圧縮コイルスプリング１７は、一端が外部に開口するように本体ブロック１１に形成された孔１９内に配置され、圧縮コイルスプリング１７の固定端側を受けるネジ棒状のスプリング受け部材１１８が孔１９内に開口端側からねじ込まれている。
【０００５】したがって、スプリング受け部材１１８のねじ込み量を調整することにより、組み立ての際に圧縮コイルスプリング１７の状態を調整することができる。また、その部分からの冷媒漏れを防止するために、スプリング受け部材１１８と孔１９との間にシール用のＯリング２１が装着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように本体ブロック１１に形成された孔１９にネジ棒状のスプリング受け部材１１８をねじ込むと、その際に本体ブロック１１が削られ（スプリング受け部材１１８の方が柔らかい材料で形成されている場合には、逆にスプリング受け部材１１８が削られ）、その切り粉によりＯリング２１が傷つけられて冷媒漏れが発生する場合があった。
【０００７】そこで本発明は、弁体をパワーエレメントと反対側から付勢するスプリングの調整を、冷媒漏れ等を起こすおそれなく確実に行うことができる膨張弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の膨張弁は、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路の途中を細く絞って形成された弁座孔に対向して本体ブロック内に弁体を配置し、軸線方向に進退自在に配置されたロッドを、蒸発器から送り出された低圧冷媒の温度と圧力に対応して動作するパワーエレメントと弁体との間に挟設すると共に、弁体をパワーエレメントの反対の方向から圧縮コイルスプリングにより付勢した膨張弁において、圧縮コイルスプリングを、一端が外部に開口するように本体ブロックに形成された孔内に配置すると共に、圧縮コイルスプリングの固定端側を受けるスプリング受け部材を孔内に開口端側から圧入固定し、それによって孔の開口端側が気密に塞がれるようにしたものである。
【０００９】なお、孔内におけるスプリング受け部材の固定位置が調整可能であってもよく、スプリング受け部材が、一端側が塞がった筒状に形成されていてもよい。また、スプリング受け部材がバネ性のある材料で形成されていてもよく、本体ブロックより低硬度の材料で形成されていてもよい。
【００１０】また、スプリング受け部材が本体ブロックと同じ材料で形成されていてもよく、スプリング受け部材と本体ブロックとが、共にアルミニウム合金で形成されていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の膨張弁を示している。図中、１は蒸発器、２は圧縮機、３は凝縮器、４は、凝縮器３の出口側に接続されて高圧の液体冷媒を収容する受液器、１０は膨張弁である。これらによって冷凍サイクルが形成されており、例えば自動車の室内冷房装置（カーエアコン）に用いられる。
【００１２】膨張弁１０の本体ブロック１１には、蒸発器１から圧縮機２へ送り出される低温低圧の冷媒ガスを通すための低圧冷媒流路１２と、蒸発器１に送り込まれる高温高圧の冷媒液を通して断熱膨張させるための高圧冷媒流路１３とが形成されている。
【００１３】低圧冷媒流路１２は、入口側の端部が蒸発器１の出口に接続され、出口側が圧縮機２の入口に接続されている。高圧冷媒流路１３は、入口側の端部が受液器４の出口に接続され、出口側が蒸発器１の入口に接続されている。
【００１４】低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３とは互いに平行に形成されており、これに垂直に本体ブロック１１に穿設された貫通孔１４が、低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３との間を貫通している。また、低圧冷媒流路１２から外方に抜けるように、貫通孔１４と同じ向きに形成された開口部には、パワーエレメント３０が取り付けられている。
【００１５】高圧冷媒流路１３の途中には、流路面積を途中で狭く絞った形の弁座孔１５が中央部に形成されていて、その弁座孔１５に上流側から対向して球状の弁体１６が配置されている。
【００１６】その結果、弁体１６と弁座孔１５の入口部との間の隙間の最も狭い部分が高圧冷媒流路１３の絞り部になり、そこから蒸発器１に到る下流側の流路内において、高圧冷媒が断熱膨張する。
【００１７】弁体１６は例えばステンレス鋼等の金属により形成されており、弁体１６が面する弁座孔１５の開口端は、テーパ状の面取りがされて外側へ広がった形状に形成されている。
【００１８】弁体１６は、弁体１６側へ次第に巻き径が細くなるテーパ状に形成された圧縮コイルスプリング１７によって、弁座孔１５に接近する方向（即ち、閉じ方向）に付勢されている。
【００１９】その圧縮コイルスプリング１７の径の細い方の端部に、弁体１６が溶接等（接着、半田付けその他）によって直接固着されている。圧縮コイルスプリング１７をテーパ状に形成することにより、その端部に弁体１６を直接固着することができ且つ適切なバネ定数を得ることができる。
【００２０】圧縮コイルスプリング１７が配置された孔１９は、弁座孔１５と同方向に（したがって、高圧冷媒流路１３に対して垂直方向に）本体ブロック１１に形成されていて、一端が外部に開口している。
【００２１】その孔１９内には、圧縮コイルスプリング１７の固定端側を受ける例えばステンレス鋼製のスプリング受け部材１８が開口端側から圧入固定され、それによって孔１９の開口端が気密に塞がれている。したがって、スプリング受け部材１８の取り付け部に螺合部がないので、ねじ込みによる切り粉の発生がない。
【００２２】スプリング受け部材１８は内側の端面が塞がった筒状（正確には、圧縮コイルスプリング１７の端面を受けるための太い部分と、圧縮コイルスプリング１７内に嵌まり込む細い部分とを有する２段の筒状）に形成されている。
【００２３】そして、圧縮コイルスプリング１７のバネ力が適正値になるように、組み立て時の圧入作業の際にスプリング受け部材１８の固定位置が調整され、孔１９の内周面との間に隙間ができないように組み付けられている。
【００２４】このように、Ｏリング等のシール部材を用いることなく、本体ブロック１１に対するスプリング受け部材１８の圧入固定部分の気密性を保証するためには、例えばネジロック又は溶接等を施してもよいが、スプリング受け部材１８にバネ性の高い材料を用いてスプリングバックにより気密性を得てもよい。このように、シール用のＯリング等を用いないので、切り粉等が原因となる冷媒漏れの可能性が非常に低くなっている。
【００２５】なお、スプリング受け部材１８を本体ブロック１１より低硬度の材料で形成すれば圧入時に本体ブロック１１から切り粉が発生せず、また、スプリング受け部材１８と本体ブロック１１を同じ材料（例えば共にアルミニウム合金）で形成すれば、切り粉の発生が全体に抑制される。
【００２６】貫通孔１４内に挿通されたロッド２０は、軸線方向に摺動自在に設けられていて、その上端はパワーエレメント３０の裏面付近に達し、中間部分が低圧冷媒流路１２を垂直に横切って貫通孔１４内に嵌合し、下端は、弁座孔１５内を通って弁体１６の頭部に当接している。なおロッド２０は、弁座孔１５の壁面との間が冷媒流路になるよう、弁座孔１５に比べて細く形成されている。
【００２７】弁体１６と当接するロッド２０の端面には、断面形状がＶ字状の円錐状の凹み２２が形成されている。その結果、ロッド２０の端面に対して弁体１６が軽く嵌まり込んだ状態になっているので、弁体１６が横方向にガタつかず、したがって弁体１６が横方向に振動することによる振動音が発生しない。
【００２８】パワーエレメント３０は、剛性の高いステンレス鋼板製のハウジング３１によって囲まれており、その外半部分は、ハウジング３１と可撓性のある金属製薄板（例えば厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼板）からなるダイアフラム３２によって気密に囲まれた気密室３０ａになっている。
【００２９】気密室３０ａ内には、冷媒流路１２，１３内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている飽和蒸気状態のガスが封入されていて、ガス封入用の注入孔は、栓３４を溶接して閉塞されている。
【００３０】ダイアフラム３２の裏面に面して、大きな皿状に形成されたダイアフラム受け盤３３が配置されていて、ダイアフラム受け盤３３の裏面にロッド２０の端部が当接している。したがってロッド２０は、軸線方向に進退自在にダイアフラム受け盤３３と弁体１６との間に挟み付けられた状態に配置されている。
【００３１】ダイアフラム受け盤３３は、図２に斜視図が示されるように、三つの脚状部３３ａが折り曲げ形成された皿状になっており、板材からプレス加工により形成されている。
【００３２】ダイアフラム受け盤３３の裏面の中央部分には斜面３６が形成され、脚状部３３ａは、ハウジング３１の内周面に緩く嵌合してダイアフラム受け盤３３の姿勢を安定させる機能を有している。また、脚状部３３ａが折り曲げられることにより切り欠かれた部分が冷媒通路４０になっている。
【００３３】ダイアフラム受け盤３３に形成された斜面３６に当接するロッド２０の端面は、滑らかな曲面状に丸められている。ただし、斜面３６に当接するロッド２０の端面形状は円錐形その他各種の形状をとることができる。
【００３４】本体ブロック１１に形成された貫通孔１４部分にはロッド２０の中間部分が嵌合しており、貫通孔１４の低圧冷媒流路側開口部１４ａから少し離れた位置には、ロッド２０に突起２３が突設されている。
【００３５】このように突起２３が形成されていることにより、ロッド２０がそれ以上貫通孔１４内に入り込まないので、組み立て時にロッド２０を安定した状態に保持することができる。なお、貫通孔１４の低圧冷媒流路側開口部１４ａは、テーパ状に面取りされている。
【００３６】パワーエレメント３０を全体的に囲むように形成されたハウジング３１には、本体ブロック１１と螺合する螺合部２５が外面に形成されている。２６はシール部材である。
【００３７】ハウジング３１の低圧冷媒流路１２に面する部分の中央部分には、ロッド２０が端部近傍で摺動自在に嵌合するロッド受け３７が形成されており、これによってロッド２０のガタ付きが規制されて騒音の発生が抑制されている。
【００３８】ロッド受け３７の周囲の低圧冷媒流路１２に面する部分には、低圧冷媒流路１２内を通過する冷媒をパワーエレメント３０内に少量だけ導くための冷媒通過孔３８がハウジング３１に穿設されており、低圧冷媒流路１２内を通過する冷媒の温度と圧力の状態変化がダイアフラム３２の裏面に遅延されて緩やかに伝達されるので、膨張弁１０が急激な動作変化をしない。
【００３９】このように構成された膨張弁においては、低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が下がると、ダイアフラム３２の温度が下がって、パワーエレメント３０の気密室３０ａ内の飽和蒸気ガスがダイアフラム３２の内表面で凝縮する。
【００４０】すると、気密室３０ａ内の圧力が下がってダイアフラム３２が変位するので、ロッド２０が圧縮コイルスプリング１７に押されて移動し、その結果、弁体１６が弁座孔１５側に移動して高圧冷媒の流路面積が狭くなり、蒸発器１に送り込まれる冷媒の流量が減る。
【００４１】低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が上がると、上記と逆の動作により、パワーエレメント３０で押されたロッド２０によって弁体１６が弁座孔１５から離れる方向に移動させられ、高圧冷媒の流路面積が広がって、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の流量が増える。
【００４２】そして、ロッド２０が当接するダイアフラム受け盤３３側の当接面が斜面３６になっていることにより、パワーエレメント３０と圧縮コイルスプリング１７とからロッド２０が受ける力は、軸線の向きを変える方向にロッド２０を回転させようとする偶力としても作用する。
【００４３】その結果、ロッド２０が進退する際には貫通孔１４の内面壁との間において相当に大きな摩擦抵抗が発生するので、高圧冷媒流路１３内の高圧冷媒に圧力変動があったとき、ロッド２０の動作（即ち弁体１６の開閉動作）がそれに対して敏感に反応しないので、高圧冷媒に圧力変動があっても弁体１６の動作がそれに対して鋭敏に反応せず、動作が安定している。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、弁体をパワーエレメントの反対側から付勢する圧縮コイルスプリングを、一端が外部に開口するように本体ブロックに形成された孔内に配置して、圧縮コイルスプリングの固定端側を受けるスプリング受け部材を孔内に開口端側から圧入固定し、それによって孔の開口端側が気密に塞がれるようにしたことにより、螺合部を形成する必要がないのでねじ込みによる切り粉の発生がなく、しかもＯリング等のシール材を装着する必要がないので、切り粉に起因する冷媒漏れ等を起こすおそれなくスプリング調整を確実に行うことができ、部品点数の削減にもなってコスト低減の効果も大きい。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３３６５２
【氏名又は名称】株式会社テージーケー
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２２日（１９９９．１０．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１３１７
【弁理士】
【氏名又は名称】三井 和彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４２３６（Ｐ２００１−１２４２３６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３００８５０ |
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