JP2000310352A - 温度式膨張弁およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温雰囲気によるエレメント部９の内圧上昇
を防ぐ手段として、感温棒２０の内部を中空にし、圧力
室２８内の封入ガスを冷媒流路まで導く手段が提案され
ているが、中空の感温棒２０を作成するには、部品点数
が増加し、組付け増加も多く、大きなコストアップにな
ってしまう。 【解決手段】 エレメント部９を構成する第１ケース２
５の外側にカバー２７を取り付け、第１ケース２５とカ
バー２７との間に断熱空間Ｓを形成した。この断熱空間
Ｓによて、高温雰囲気の熱が圧力室２８に伝わるのが防
がれ、誤作動しない。カバー２７を取り付ける簡単な構
造で対策でき、コストを抑えることができる。また、断
熱空間Ｓに圧力室２８内と同じ封入ガスを封入する作業
と、カバー２７をエレメント部９に接合する作業とが、
エレメント部９の製造と同時に行われるため、製造性に
優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁ケースの外部に
エレメント部が配置された温度式膨張弁およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用の冷凍サイクルでは、低
騒音の目的で、冷媒流動音の発生源である膨張弁をエン
ジンルーム内に設置する要望がある。しかし、弁ケース
の外部にエレメント部が配置された温度式膨張弁をエン
ジンルームに設置すると、エンジンルーム内における高
温雰囲気によってエレメント部が暖められ、エレメント
部による適正な弁開度の制御ができなくなる不具合が生
じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この対策として、特開
平５−２５６５３９号公報に開示されるように、感温棒
の内部を中空にし、エレメント部における圧力室内部の
封入ガスを冷媒流路まで導入する手段が提案されてい
る。しかし、上記公報に開示される技術は、中空感温棒
を作成するために、部品点数が増加するとともに、組付
け増加分が多いため、大きなコストアップになってしま
う。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、周囲の熱の影響によってエレメン
ト部の内圧が変動して誤作動するのを防ぐことのできる
温度式膨張弁を安価に提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕エレ
メント部の外側にカバーを設けて、エレメント部の外側
に断熱空間を形成したため、温度式膨張弁が配置された
環境温度の影響がエレメント部におよぶ不具合が防がれ
る。このため、例えば温度式膨張弁がエンジンルーム内
に配置されても、エンジンルーム内における高温雰囲気
によってエレメント部が暖められ、エレメント部の内圧
が上昇して誤作動するのを防ぐことができる。また、エ
レメント部の外部にカバーを設けた簡単な構造で対策で
きるため、周囲の熱の影響によってエレメント部の内圧
が変動して誤作動するのを防ぐことのできる温度式膨張
弁のコストを抑えることができる。

【０００６】〔請求項２の手段〕断熱空間に圧力室と同
一の封入ガスを封入したため、断熱空間による断熱効果
を高めることができる。

【０００７】〔請求項３の手段〕請求項３の製造方法を
採用することにより、エレメント部の製造工程中におい
てカバーの接合および断熱空間への封入ガスの封入が同
時に行うことができるため、断熱空間へ封入ガスを封入
した温度式膨張弁を容易に製造できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。車両用の冷凍サイクルは、図１に示すよ
うに、圧縮機１、凝縮器２、レシーバ３、温度式膨張弁
４、蒸発器５から構成される。圧縮機１は、車両走行用
エンジンによって駆動されて、冷媒の圧縮、吐出を行う
ものである。凝縮器２は、圧縮機１の吐出したガス冷媒
を外気によって冷却して液化凝縮するものである。レシ
ーバ３は、凝縮器２を通過した冷媒を気液分離し、液冷
媒を温度式膨張弁４に供給するものである。

【０００９】温度式膨張弁４は、レシーバ３から供給さ
れた冷媒を断熱膨張して霧状にするものである。この温
度式膨張弁４は、冷媒流動音の発生源であるため、低騒
音の目的でエンジンルーム内に設置される。なお、エン
ジンルームの内部は、エンジン等から放出される熱によ
って高温雰囲気になる。温度式膨張弁４の詳細は後述す
る。蒸発器５は車室内へ吹き出される空気によって霧状
冷媒を蒸発させるもので、車室内へ吹き出される空気は
蒸発潜熱が奪われて冷却される。蒸発器５でガス化した
冷媒は、圧縮機１に戻され、上記のサイクルを繰り返
す。

【００１０】温度式膨張弁４は、後述するように、弁ケ
ース６の内部に高圧冷媒を減圧膨張する絞り通路７が形
成されており、弁ケース６の内部には絞り通路７の開度
を調節する弁体８が組み込まれている。また、弁ケース
６の外部には、弁体８のリフト量を調節して絞り通路７
の開度を調節するエレメント部９が配置されている。こ
のエレメント部９の内部には、蒸発器５を通過した冷媒
の温度が伝えられ、その伝えられた温度に基づいて弁体
８のリフト量を調節する。これによって、蒸発器５を通
過した冷媒の過熱度が予め設定した所定値となるように
冷媒流量が調節される。

【００１１】弁ケース６は、アルミニウム等の金属で略
直方体形状に成型されている。この弁ケース６の下部右
側には、レシーバ３からの液冷媒が流入する冷媒入口１
０が開口している。この冷媒入口１０は、弁ケース６の
下方中央部に形成された弁体収容室１１に連通してお
り、この弁体収容室１１内には、球状の弁体８、この弁
体８を支持する弁支持部材８ａが収容されている。冷媒
入口１０および弁体収容室１１よりなる液冷媒流入通路
の下流側には、液冷媒を減圧する絞り通路７が形成され
ている。この絞り通路７は、上述の弁体８によって開度
調節されるようになっている。

【００１２】弁体８は、圧縮コイルバネ１２によって絞
り通路７を塞ぐ方向に付勢されており、絞り通路７の弁
体当接面は円錐状の弁座面１３が形成されている。絞り
通路７の内部には、中心部を貫通して弁棒１４が配置さ
れており、この弁棒１４は上方から弁体８に当接してい
る。絞り通路７の下流側には、冷媒流出通路１５が形成
されており、この冷媒流出通路１５は蒸発器５の冷媒入
口と接続される。

【００１３】弁ケース６の下部には、外部に開口したネ
ジ穴１６が設けられており、このネジ穴１６には、圧縮
コイルバネ１２による弁体８の付勢力を調節する調節ナ
ット１７がネジ止めされている。ネジ穴１６と調節ナッ
ト１７の間には、シール用のＯリング１８が配置され、
ネジ穴１６と調節ナット１７との間の気密を保ってい
る。

【００１４】弁ケース６の上側には、蒸発器５で蒸発し
たガス冷媒が流れる蒸発器出口通路１９が形成されてい
る。この蒸発器出口通路１９は、入口側（図１左側）が
蒸発器５の冷媒出口に接続され、出口側が圧縮機１の吸
入側に接続される。弁ケース６の略中央には、上方から
下方に向けて感温棒２０が差し込まれている。この感温
棒２０は、弁ケース６に対して摺動可能に配置されたも
ので、下部の弁棒１４を介して弁体８のリフト量を調節
可能に設けられている。

【００１５】感温棒２０は、アルミニウム等の熱伝導の
良好な金属よりなり、蒸発器出口通路１９に貫通配置さ
れて蒸発器出口通路１９を通過する冷媒の温度が伝わる
小径軸部２０ａと、この小径軸部２０ａの上に配置さ
れ、エレメント部９内に配置されたダイヤフラム２１に
当接する円板状のダイヤフラムストッパ部２０ｂとを一
体に設けたものである。

【００１６】小径軸部２０ａの下側の外周溝部２０ｃに
はリール用のＯリング２２が配置されており、弁ケース
６の孔部２３に対して感温棒２０が気密に且つ摺動可能
とされている。また、感温棒２０の下端は、上述の弁棒
１４に当接しており、感温棒２０の上下に応じて弁体８
のリフト量が調節される。ダイヤフラムストッパ部２０
ｂは、上端から外径を拡大した形状に設けられている。

【００１７】感温棒２０には、蒸発器出口通路１９を流
れる冷媒から感温棒２０への冷媒の温度伝達を遅延さ
せ、膨張弁がハンチングするのを防ぐ断熱層２４が被せ
られている。この断熱層２４は、感温棒２０の外周面に
装着固定されたもので、感温棒２０を構成するアルミニ
ウムよりも熱伝導率が十分低い材料（例えば、樹脂）に
て形成され、感温棒２０の外周面に圧入固定されたもの
である。

【００１８】感温棒２０の上部のダイヤフラムストッパ
部２０ｂは、弁ケース６の上方に配置されたエレメント
部９内のダイヤフラム２１に当接している。従って、ダ
イヤフラム２１が上下すると、この変移に応じて感温棒
２０、弁棒１４を介して弁体８も変移するようになって
いる。ダイヤフラム２１の外周縁は、第１、第２ケース
２５、２６の間に挟持されている。第１、第２ケース２
５、２６は、ステンレス等の金属材で構成され、後述す
るカバー２７とともに溶接されている。第２ケース２６
は、弁ケース６にネジ止め固定されており、第２ケース
２６と弁ケース６との間に介在されたパッキング（図示
しない）によって気密保持されている。

【００１９】第１、第２ケース２５、２６の内部は、ダ
イヤフラム２１によって、上側の圧力室２８と、下側の
作動室２９とに仕切られている。圧力室２８の内部は密
閉空間であり、温度に対応して圧力が変化する封入ガス
（例えば、冷凍サイクルに用いられる同種の冷媒である
ＨＦＣ−１３４ａ、プロパン、あるいはＨＣＦＣ１２４
と窒素ガスとの混合ガスなど）が封入されている。

【００２０】ダイヤフラム２１は、弾性に富み、強靱な
材質にて形成することが好ましく、例えばステンレス板
からなる。一方、下側の作動室２９は、ダイヤフラムス
トッパ部２０ｂの周囲の隙間、この隙間の下方に形成さ
れる圧力導入用の空間３０および環状連通路３１を通っ
て蒸発器出口通路１９に連通しており、この蒸発器出口
通路１９の冷媒圧力がダイヤフラム２１の下側の作動室
２９に導入される。すなわち、この作動室２９は、蒸発
器出口通路１９内における冷媒圧力とほぼ同一になる。

【００２１】エレメント部９を構成する第１ケース２５
の外側には、図２に示すように、第１ケース２５の外表
面との間に断熱空間Ｓを形成するカバー２７が配置され
ている。このカバー２７は、周縁が第１ケース２５の周
縁に溶接によって接合された板厚が０．１ｍｍ程度のス
テンレス板のプレス成形品であり、断熱空間Ｓには、圧
力室２８の封入ガスと同一ガスが封入されている。第１
ケース２５およびカバー２７の頂部には、封入ガスを内
部に封入するための貫通穴３２が形成されており、その
貫通穴３２は溶接されたプラグ３３によって閉塞されて
いる。

【００２２】断熱空間Ｓに封入ガスが封入されたカバー
２７をエレメント部９に設ける製造方法を、図３〜図５
を用いて説明する。まず、図３に示すように、ダイヤフ
ラム２１、第１、第２ケース２５、２６、カバー２７の
４枚を重ね、全周縁が外部に露出するように１次溶接用
第１、第２治具３４、３５で挟み付ける。そして、アー
ク溶接器３６のアーク電極３６ａを周縁に近づけ、アー
ク溶接を行いながら上記の１次溶接用第１、第２治具３
４、３５を回転させ、全周縁を溶接する（第１工程）。

【００２３】次に、図４に示すように、カバー２７が接
合されたエレメント部９の周縁を２次溶接用第１、第２
治具３７、３８で挟み付け（第２工程）、２次溶接用第
１治具３７の内部を内部連通用開口３７ａから真空引き
し、カバー２７および第１ケース２５に形成された貫通
穴３２を介して圧力室２８および断熱空間Ｓを真空引き
する（第３工程）。続いて、内部連通用開口３７ａから
２次溶接用第１治具３７の内部に封入ガスを供給し、貫
通穴３２を介して圧力室２８および断熱空間Ｓに封入ガ
スを封入する（第４工程）。

【００２４】次に、図５に示すように、内部連通用開口
３７ａをバルブ３９によって閉じて内部を気密に保った
状態で、抵抗溶接器４０の電極４０ａでプラグ３３を加
圧し、カバー２７およびエレメント部９に形成された貫
通穴３２をプラグ３３で塞ぐ（第５工程）。続いて、抵
抗溶接器４０によってプラグ３３と２次溶接用第２治具
３８との間に高圧電流を流し、プラグ３３を貫通穴３２
の周囲のカバー２７およびエレメント部９に抵抗溶接す
る（第６工程）。以上の製造方法を採用することによ
り、エレメント部９の製造工程中においてカバー２７の
接合および断熱空間Ｓへの封入ガスの封入が同時に行う
ことができる。

【００２５】次に、温度式膨張弁４の作動を説明する。
圧縮機１が作動し、冷凍サイクル内に冷媒が循環してい
ると、蒸発器出口通路１９内を通過する冷媒の温度が、
感温棒２０、ダイヤフラム２１を介して圧力室２８に伝
わるので、圧力室２８の圧力は蒸発器５から排出された
冷媒の温度に対応した圧力となる。一方、ダイヤフラム
２１の下側の作動室２９は蒸発器出口通路１９内の冷媒
圧力となる。

【００２６】従って、圧力室２８と作動室２９の圧力
差、および圧縮コイルバネ１２の付勢力とのバランス
で、弁体８が変移することになる。そして、この弁体８
の変移により絞り通路７の開度が調節され、冷媒流量が
自動調節される。この冷媒の自動調節作用により、蒸発
器５を通過したガス冷媒の過熱度が所定値に維持され
る。ここで、蒸発器５を通過したガス冷媒の過熱度は、
圧縮コイルバネ１２の取付荷重を変えることにより調節
できる。

【００２７】ところで、温度式膨張弁４が配置されるエ
ンジンルームの内部は、エンジン等から放出される熱に
よって高温雰囲気になり、エレメント部９は高温雰囲気
に晒される。しかるに、温度式膨張弁４は、第１ケース
２５の外側にカバー２７を設けて、第１ケース２５の外
側に断熱空間Ｓを形成したため、エンジンルームの熱が
断熱空間Ｓで遮断され、圧力室２８に伝達される不具合
が防がれる。このため、圧力室２８の内圧がエンジンル
ームの熱によって上昇して誤作動するのを防ぐことがで
きる。

【００２８】また、エレメント部９の外部にカバー２７
を設けた簡単な構造で対策できるため、周囲の熱の影響
によってエレメント部９の内圧が変動して誤作動するの
を防ぐことのできる温度式膨張弁のコストを抑えること
ができる。特に、上記で示した製造方法を採用すること
により、エレメント部９の製造工程中においてカバー２
７の接合および断熱空間Ｓへの封入ガスの封入が同時に
行うことができるため、断熱空間Ｓへ封入ガスを封入し
た温度式膨張弁４を容易に製造できる。

【００２９】上記の実施形態では、断熱空間Ｓ内に圧力
室２８内と同一の封入ガスを封入した例を示したが、断
熱空間Ｓ内に圧力室２８内とは異なるガスや空気を封入
したり、断熱空間Ｓ内を真空引きして断熱効果を高めて
も良い。また、上記の実施形態では、カバー２７を溶接
によってエレメント部９に接合した例を示したが、カバ
ー２７をエレメント部９に被せて嵌め付けたり、接着剤
を用いて接合しても良い。また、このような場合、カバ
ー２７を樹脂などで形成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度式膨張弁の断面構造を含む冷凍サイクル図
である。

【図２】エレメント部の断面図である。

【図３】エレメント部の１次溶接の説明図である。

【図４】ガス封入作業の説明図である。

【図５】エレメント部の２次溶接の説明図である。

【符号の説明】

４ 温度式膨張弁 ６ 弁ケース ７ 絞り通路 ８ 弁体 ９ エレメント部 ２７ カバー ２８ 圧力室 ３２ 貫通穴 ３３ プラグ ３７ ２次溶接用第１治具（第１治具） ３８ ２次溶接用第２治具（第２治具） Ｓ 断熱空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁ケースの内部に高圧冷媒を減圧膨張する
   絞り通路、およびこの絞り通路の開度を調節する弁体が
   組み込まれ、前記弁ケースの外部に前記弁体を調節する
   エレメント部が配置された温度式膨張弁であって、 前記エレメント部の外側には、このエレメント部の外表
   面との間に断熱空間を形成するカバーが取り付けられた
   ことを特徴とする温度式膨張弁。
2. 【請求項２】請求項１の温度式膨張弁において、 前記断熱空間には、前記エレメント部の圧力室に封入さ
   れる封入ガスと同一のガスが封入されることを特徴とす
   る温度式膨張弁。
3. 【請求項３】請求項２の温度式膨張弁は、 前記カバーを前記エレメントに組付け、前記エレメント
   部の周縁と同時に前記カバーの周縁を溶接によって接合
   する第１工程と、 前記カバーが接合された前記エレメント部の周縁を第
   １、第２治具で挟み付ける第２工程と、 前記カバー側の前記第１治具内を真空引きし、前記カバ
   ーおよび前記エレメント部に形成された貫通穴を介して
   前記圧力室および前記断熱空間を真空引きする第３工程
   と、 真空引きされた前記第１治具内に封入ガスを供給し、前
   記貫通穴を介して前記圧力室および前記断熱空間に封入
   ガスを封入する第４工程と、 前記カバーおよび前記エレメント部に形成された前記貫
   通穴をプラグで塞ぐ第５工程と、 前記プラグと前記第２治具との間に電流を流し、前記プ
   ラグを前記エレメント部に抵抗溶接する第６工程と、に
   よって製造されることを特徴とする温度式膨張弁の製造
   方法。