JP2000266206A - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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JP2000266206A
JP2000266206A JP11075375A JP7537599A JP2000266206A JP 2000266206 A JP2000266206 A JP 2000266206A JP 11075375 A JP11075375 A JP 11075375A JP 7537599 A JP7537599 A JP 7537599A JP 2000266206 A JP2000266206 A JP 2000266206A
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JP
Japan
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diaphragm
refrigerant
stopper
heat transfer
refrigerant passage
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JP11075375A
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English (en)
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Fujio Nomura
富士夫 野村
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas

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  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Safety Valves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リサイクル率を向上できる膨張弁1を提供す
ること。 【解決手段】 ダイヤフラム13を有するエレメント部
7は、弁ブロック6の上部にパッキン16を介して螺子
結合される。このエレメント部7を構成する各部品は、
全て同一の金属材料(例えばステンレス)を使用して形
成されている。伝熱部8は、感熱部8Aとストッパ部8
Bを有し、そのストッパ部8Bは、感熱部8Aの上部に
一体に設けられてエレメント部7内に組み込まれ、下方
からの付勢力を受けてダイヤフラム13の下面に密着し
ている。このストッパ部8Bは、外周部が傘状に拡がっ
て受け部14と対向する位置まで延設され、ダイヤフラ
ム13が下方へ変位した時に、前記外周部が受け部14
に当接することでダイヤフラム13の下方への最大変位
量を規制する。この伝熱部8(感熱部8Aとストッパ部
8B)は、エレメント部7を構成する各部品と同一の金
属材料を使用して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルに用
いられるボックス型の膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、所謂ボックス型と呼ばれる膨
張弁が公知である。この膨張弁は、図1に示すように、
冷媒蒸発器5の入口に通じる第1の冷媒通路11と、冷
媒蒸発器5の出口に通じる第2の冷媒通路12と、第1
の冷媒通路11を流れる冷媒流量を可変する弁体10
(ボール弁)と、ダイヤフラム13を有するエレメント
部7と、第2の冷媒通路12を流れる冷媒の温度変化を
ダイヤフラム13に伝達する伝熱部8とを備え、ダイヤ
フラム13の変位が伝熱部8を介して弁体10に伝達さ
れることにより、弁体10が上下方向に移動して第1の
冷媒通路11を流れる冷媒流量を調節している。なお、
伝熱部8は、エレメント部7内に組み込まれてダイヤフ
ラム13の下面に接触するストッパ部8Bを有し、図1
においてダイヤフラム13が下方へ変位した時に、スト
ッパ部8Bの外周部がエレメント部7の受け部14に当
接することで弁体10の最大リフト量を規制している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、世界的にリサイ
クルに対する要望が高まってきており、冷凍サイクルに
用いられる膨張弁においても、リサイクル率を向上させ
ることが急務となっている。ところが、従来のボックス
型膨張弁では、エレメント部7に使用される金属材料
(例えばステンレス)と伝熱部8に使用される金属材料
(アルミニウム又は黄銅等)とが異なるため、リサイク
ルするためには、エレメント部7と伝熱部8とを分離す
る必要がある。しかし、エレメント部7がTIG溶接等
で接合されていて分解が難しく、エレメント部7内に組
み込まれたストッパ部8Bをエレメント部7から分離す
ることが困難である。その結果、エレメント部7と伝熱
部8(特にストッパ部8B)に関しては主に埋立て処分
となり、リサイクル率を向上させることが困難となって
いる。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、
その目的は、リサイクル率を向上できる膨張弁を提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】(請求項1の手段)第2
の冷媒通路を流れる冷媒の温度変化をダイヤフラムに伝
達する伝熱部は、エレメント部に対し着脱不能に組み付
けられて弁体の最大リフト量を規制するストッパ部を有
し、このストッパ部がエレメント部を構成する各部品と
同一材質により形成されている。この構成によれば、エ
レメント部を分解してエレメント部とストッパ部とを分
離することなく、エレメント部にストッパ部が組み付け
られた状態でリサイクルすることが可能である。
【0005】(請求項2の手段)前記エレメント部は、
前記第1の冷媒通路と第2の冷媒通路とを有する弁本体
に対し着脱可能に組み付けられている。この場合、エレ
メント部を弁本体から簡単に取り外すことができるの
で、リサイクルを容易に行うことができる。
【0006】(請求項3の手段)伝熱部は、第2の冷媒
通路に晒される感熱部と、この感熱部とダイヤフラムと
の間に設けられるストッパ部とを具備し、感熱部とスト
ッパ部とが別体で設けられている。この場合、感熱部を
エレメント部及びストッパ部と同一材料で構成する必要
がないので、感熱部の加工自由度が増し、膨張弁の特性
である温度時定数を自由に設計することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 (第1実施例)図1は膨張弁1の断面図である。本実施
例の膨張弁1は、所謂ボックス型と呼ばれるもので、例
えば車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる。冷凍
サイクルは、気相冷媒を圧縮する冷媒圧縮機2と、この
冷媒圧縮機2で圧縮された高圧冷媒を冷却して液化する
冷媒凝縮器3と、この冷媒凝縮器3で液化した冷媒を気
液分離して一時的に液冷媒を貯留するレシーバ4と、こ
のレシーバ4から供給された液冷媒を減圧させる本発明
の膨張弁1と、この膨張弁1で減圧された冷媒を車室内
へ送風される空気との熱交換によって蒸発させる冷媒蒸
発器5等より構成されている。
【0008】膨張弁1は、弁ブロック6、エレメント部
7、伝熱部8、伝達ロッド9、及びボール弁10等より
構成されている。弁ブロック6は、例えばアルミニウム
製で略直方体形状に設けられ、第1の冷媒通路11と第
2の冷媒通路12を有している。第1の冷媒通路11
は、レシーバ4の出口側に接続される流入ポート11
a、冷媒蒸発器5の入口側に接続される流出ポート11
b、及び流入ポート11a側と流出ポート11b側とを
連通する連通孔11cを有し、この連通孔11cの入口
側(流入ポート11a側)に円錐状のシート面11dが
設けられている(図2参照)。第2の冷媒通路12は、
冷媒蒸発器5の出口側に接続される流入ポート12a、
冷媒圧縮機2の入口側に接続される流出ポート12b、
及び流入ポート12aと流出ポート12bとを連通する
連通路12cを有している。
【0009】エレメント部7は、可撓性のある薄い金属
板から成るダイヤフラム13と、このダイヤフラム13
を挟持する受け部14と蓋部15とを具備し、弁ブロッ
ク6の上部にパッキン16を介して螺子結合される。受
け部14と蓋部15は、例えばTIG溶接により接合さ
れ、ダイヤフラム13と蓋部15とでダイヤフラム室1
7を形成している。このダイヤフラム室17には、例え
ば冷凍サイクルに使用される冷媒ガスと同一種類の飽和
ガスが封入されている。なお、蓋部15には、ダイヤフ
ラム室17に飽和ガスを入れるための孔が開けられてお
り、飽和ガスを入れた後、プラグ18によって気密に閉
塞されている。このエレメント部7を構成する各部品
(ダイヤフラム13、受け部14、蓋部15、及びプラ
グ18)は、全て同一の金属材料(例えばステンレス)
を使用して形成されている。
【0010】伝熱部8は、第2の冷媒通路12を流れる
冷媒(冷媒蒸発器5で蒸発した気相冷媒)の温度変化を
ダイヤフラム13に伝達するとともに、ダイヤフラム1
3の変位を伝達ロッド9と協同してボール弁10に伝達
するもので、感熱部8Aとストッパ部8Bを有してい
る。感熱部8Aは、円柱状を有し、第2の冷媒通路12
(連通路12c)を上下方向に貫通して配され、下端部
がOリング19を介して弁ブロック6に設けられた軸孔
20に摺動自在に嵌挿されている。
【0011】ストッパ部8Bは、感熱部8Aの上部に一
体に設けられてエレメント部7内に組み込まれ、下方か
らの付勢力(後述する)を受けてダイヤフラム13の下
面に密着している。このストッパ部8Bは、外周部が傘
状に拡がって受け部14と対向する位置まで延設され、
ダイヤフラム13が図1の下方へ変位した時に、前記外
周部が受け部14に当接することでダイヤフラム13の
下方への最大変位量(ボール弁10の最大リフト量)を
規制することができる。この伝熱部8(感熱部8Aとス
トッパ部8B)は、エレメント部7を構成する各部品と
同一の金属材料(例えばステンレス)を使用して形成さ
れている。
【0012】伝達ロッド9は、感熱部8Aの下部に配さ
れて、弁ブロック6に摺動自在に保持され、その下端部
が連通孔11cの内部に挿通されている。ボール弁10
は、図2に示すように、連通孔11cの入口側に配され
て、伝達ロッド9と弁受け部材21との間に保持され、
シート面11dに着座することで連通孔11cを閉じ、
シート面11dから離脱(リフト)することで連通孔1
1cを開くことができる。このボール弁10は、図1に
おいて、ダイヤフラム13を下方へ押し下げる力(ダイ
ヤフラム室17の圧力−ダイヤフラム13の下側に作用
する冷媒蒸気の圧力)と弁受け部材21を介してボール
弁10を図1の上方へ付勢するスプリング22の荷重と
が釣り合った位置に静止している。
【0013】スプリング22は、弁ブロック6の下端部
に取り付けられた調節螺子23と弁受け部材21との間
に配され、弁受け部材21を介してボール弁10を図1
の上方(弁開度が小さくなる方向)へ付勢している。調
節螺子23は、ボール弁10の開弁圧(ボール弁10を
付勢するスプリング22の荷重)を調節するもので、O
リング24を介して弁ブロック6の下端部に螺子結合さ
れている。
【0014】次に、膨張弁1の作動を説明する。連通孔
11cを通過する冷媒流量は、ボール弁10の開度、即
ちシート面11dに対するボール弁10の位置(リフト
量)によって決定される。そのボール弁10は、ダイヤ
フラム13を図1の下方へ付勢するダイヤフラム室17
の圧力と、ダイヤフラム13を図1の上方へ付勢するス
プリング22の荷重及びサイクル内の低圧圧力(ダイヤ
フラム13の下側に作用する冷媒蒸気の圧力)とが釣り
合った位置に移動する。
【0015】そこで、蒸発圧力が安定している状態から
車室内の温度が上昇し、冷媒蒸発器5で急速に冷媒が蒸
発すると、冷媒蒸発器5の出口部の冷媒蒸気の温度(過
熱度)が高くなる。これにより、第2の冷媒通路12を
流れる冷媒蒸気の温度変化が伝熱部8及びダイヤフラム
13を介してダイヤフラム室17に封入されているガス
に伝達され、そのガスの温度上昇に伴ってダイヤフラム
室17の圧力が上昇する。その結果、ダイヤフラム13
が図1の下方へ押し下げられ、伝熱部8及び伝達ロッド
9を介してボール弁10が図1の下方へ移動することに
より、弁開度が大きくなって冷媒蒸発器5へ供給される
冷媒流量が増加する。
【0016】一方、車室内の温度が低下して冷媒蒸発器
5の出口部の過熱度が低くなると、第2の冷媒通路12
を流れる冷媒蒸気の温度変化がダイヤフラム室17のガ
スに伝達され、そのガスの温度低下に伴ってダイヤフラ
ム室17の圧力が低下する。その結果、ダイヤフラム1
3が図1の上方へ押し上げられてボール弁10が図1の
上方へ移動することにより、弁開度が小さくなって冷媒
蒸発器5へ供給される冷媒流量が減少する。以上の動作
により、通常のサイクル運転時には、冷媒蒸発器5で蒸
発した冷媒蒸気の温度(過熱度)が例えば略5℃になる
ように弁開度を調節して、連通孔11cを流れる冷媒流
量をコントロールしている。
【0017】(本実施例の効果)本実施例の膨張弁1
は、伝熱部8(感熱部8Aとストッパ部8B)をエレメ
ント部7の各部品と同一の金属材料により形成している
ので、使用済みの膨張弁1において、エレメント部7を
分解してエレメント部7とストッパ部8Bとを分離する
ことなく、エレメント部7にストッパ部8Bが組み付け
られた状態でリサイクルすることが可能である。また、
エレメント部7は、弁ブロック6に対し螺子結合されて
いるので、弁ブロック6から簡単に取り外すことがで
き、リサイクル率を向上できる。
【0018】(第2実施例)図3は膨張弁1の断面図で
ある。本実施例の膨張弁1は、伝熱部8を構成する感熱
部8Aとストッパ部8Bとを別体とした一例である。こ
の場合、ストッパ部8Bはエレメント部7の各部品と同
一の金属材料により形成されるが、感熱部8Aはエレメ
ント部7及びストッパ部8Bと異なる金属材料を使用す
ることができる。例えば、感熱部8Aのみアルミニウム
や黄銅等の材料を使用して形成することができ、感熱部
8Aを加工する際の加工自由度が増すことにより、膨張
弁1の特性である温度時定数を自由に設計することが可
能となる。また、材料の異なるストッパ部8Bと感熱部
8Aは、図3に示すように、ストッパ部8Bに設けた凹
部8aに感熱部8Aの上端部を嵌合して、両者を着脱で
きるように構成すれば、ストッパ部8Bから感熱部8A
を取り外してリサイクルすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】膨張弁の断面図である(第1実施例)。
【図2】弁機構の拡大断面図である。
【図3】膨張弁の断面図である(第2実施例)。
【符号の説明】
1 膨張弁 5 冷媒蒸発器 6 弁ブロック(弁本体) 7 エレメント部 8 伝熱部 8A 感熱部(伝熱部) 8B ストッパ部(伝熱部) 10 ボール弁(弁体) 11 第1の冷媒通路 12 第2の冷媒通路 13 ダイヤフラム(エレメント部) 14 受け部(エレメント部) 15 蓋部(エレメント部) 17 ダイヤフラム室(エレメント部) 18 プラグ(エレメント部)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒蒸発器の入口に通じる第1の冷媒通路
    と、 前記冷媒蒸発器の出口に通じる第2の冷媒通路と、 前記第1の冷媒通路を流れる冷媒流量を可変する弁体
    と、 ダイヤフラムを受け部と蓋部とで挟持し、前記ダイヤフ
    ラムと蓋部との間に形成されるダイヤフラム室に飽和ガ
    スを封入して構成されるエレメント部と、 前記第2の冷媒通路を流れる冷媒の温度変化を前記ダイ
    ヤフラムに伝達する伝熱部とを備え、 前記ダイヤフラムの変位が前記伝熱部を介して前記弁体
    に伝達され、その弁体のリフト量に応じて前記第1の冷
    媒通路を流れる冷媒流量を調節するボックス型の膨張弁
    であって、 前記伝熱部は、前記エレメント部に対し着脱不能に組み
    付けられて前記弁体の最大リフト量を規制するストッパ
    部を有し、このストッパ部が前記エレメント部を構成す
    る各部品と同一材質により形成されていることを特徴と
    する膨張弁。
  2. 【請求項2】前記エレメント部は、前記第1の冷媒通路
    と第2の冷媒通路とを有する弁本体に対し着脱可能に組
    み付けられていることを特徴とする請求項1に記載した
    膨張弁。
  3. 【請求項3】前記伝熱部は、前記第2の冷媒通路に晒さ
    れる感熱部と、この感熱部と前記ダイヤフラムとの間に
    設けられる前記ストッパ部とを具備し、前記感熱部と前
    記ストッパ部とが別体で設けられていることを特徴とす
    る請求項1及び2に記載した膨張弁。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032863A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Tgk Co Ltd 膨張弁
JP2010145027A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Fuji Koki Corp 膨張弁及び冷凍サイクル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007032863A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Tgk Co Ltd 膨張弁
JP2010145027A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Fuji Koki Corp 膨張弁及び冷凍サイクル

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