JP2001027457A - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調システムに装備する膨張弁において、閉
弁状態にあっても最少限の冷媒を強制的に循環させて潤
滑を確保する。 【解決手段】 膨張弁１の弁本体１０は、圧縮機側から
の冷媒が供給される弁室１４を有し、弁体４０と弁座１
６の間で冷媒の流量を制御し、第１の通路２０から蒸発
器へ送る。蒸発器から戻る冷媒は、第２の通路５０を通
って圧縮機側へ戻される。弁室１４は、細穴２４を介し
て有底開口部２６に通じ、導管２８を介して第１の通路
２０に連通するバイパス通路を備える。電磁弁１００
は、プランジャ１３０を有し、パイロット弁体１５０に
よりバイパス通路を開閉する。第２の通路５０に通ずる
開口部５４には圧力スイッチ２２０が設けられ、蒸発器
から戻る冷媒圧力が低下したときには、電磁弁１００を
作動してバイパス通路を開く。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空調装置等
に装備されて、蒸発器へ送られる冷媒の流量を制御する
膨張弁において、閉弁状態にあっても、バイパス通路を
電磁弁により開いて最少限の冷媒を循環させて、冷媒サ
イクルを構成する圧縮機等の潤滑を確保する膨張弁に関
する。
【０００２】
【従来の技術】車両用空調装置に装備される膨張弁は、
圧縮機側から供給される冷媒が導入されて、その流量を
制御する弁室を有し、弁室を出た冷媒を蒸発器側へ送る
第１の通路と、蒸発器から戻る冷媒が通過する第２の通
路を備える。第２の通路内には、通路内を流れる冷媒の
温度を検知して、パワーエレメントと称される弁体駆動
機構へ伝達する感温機能を備えるシャフト状の弁体駆動
部材を備える。そして弁体は弁シートの間の距離が操作
され、冷媒の流量が制御される。
【０００３】
【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、空調負荷が低負荷時には、弁体と弁シートの間の
流路がほとんど閉じられる状態となり、冷媒はほとんど
流れなくなる。冷媒中には、潤滑油が含まれており、冷
媒サイクルを構成する圧縮機等の摺動部の潤滑作用をし
ている。そこで、冷凍サイクル中に循環する冷媒の流量
が極端に低下すると、圧縮機等の機器の潤滑不良の原因
となるおそれが生じる。本発明は、このような問題に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは、低負荷
時にあっても最少限の冷媒を強制的に循環させることが
可能な膨張弁を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明にかかる膨張弁は、空調装置に装備されて冷媒を
減圧膨張して蒸発器へ供給する膨張弁であって、蒸発器
へ送る冷媒が通過する第１の通路と蒸発器から圧縮機に
戻る冷媒が通過する第２の通路と第１の通路の途中に設
けられて冷媒が流入する弁室とを有する弁本体が上記弁
室から圧縮機に冷媒を供給するバイパス通路を有すると
共に上記バイパス通路を開閉する電磁弁を具備し、所定
の空調負荷を検出する検出手段からの出力に応じて上記
電磁弁を作動させて上記バイパス通路を開くことを特徴
とする。
【０００５】好ましくは、上記バイパス通路が、上記弁
室と第１の通路を連通する。また、上記バイパス通路
が、上記弁室と第２の通路を連通する。さらに好ましく
は、上記検出手段が圧力センサー又は温度センサーであ
る。
【０００６】また、本発明にかかる膨張弁は、空調装置
に装備されて冷媒を減圧膨張して蒸発器へ供給する膨張
弁であって、蒸発器へ送る冷媒が通過する第１の通路及
び蒸発器から戻る第２の通路を有する弁本体と、第１の
通路の途中に設けられて冷媒が流入する弁室と、上記弁
室と第１の通路を又は第２の通路とを連通するバイパス
通路と、バイパス通路を開閉する電磁弁と、第２の通路
に設けられる圧力スイッチを備え、圧力スイッチが第２
の通路内の冷媒の圧力低下を検知して電磁弁を作動させ
て上記バイパス通路を開くことを特徴とする。
【０００７】好ましくは、上記電磁弁は、プランジャ
と、プランジャの先端が開閉するパイロット弁体とを備
え、バイパス通路内に設けられる導管がパイロット弁体
により開閉される。上記の如く構成された本発明の膨張
弁は、全閉状態又は全閉状態に近い状態であっても冷媒
の供給が可能な膨張弁を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の膨張弁を冷媒の通
路を含む面で載断した断面図、図２は図１の右側面に相
当する断面図、図３は図２の右側面図である。全体を符
号１で示す膨張弁は、ほぼ角柱形状の弁本体１０を有す
る。弁本体１０の下部には、冷凍サイクルの圧縮機側か
らの液相冷媒が供給される入口穴１２を有し、入口穴１
２は弁室１４に連通される。弁室１４内にはボール状の
弁体４０が弁座１６に対向して配設される。弁体４０
は、支持部材３４を介してスプリング３２で支えられ
る。
【０００９】弁室１４の開口部にはナット部材３０が螺
合されて、封止される。ナット部材３０をねじ込むこと
で、スプリング３２は予圧され、所定のスプリング力で
支持部材３４を介して弁体４０を支持するナット部材３
０にシール部材３６を取り付けて弁室１４のシールを図
る。弁室１４の冷媒は、弁体４０を弁座１６の間の開口
部を通って第１の通路２０に流出する。第１の通路２０
は、出口穴２２を介して図示しない蒸発器へ送り出され
る。
【００１０】蒸発器から戻される冷媒は、弁本体１０に
設けられた第２の通路５０を通り、図示しない圧縮機へ
還流される。第２の通路内の冷媒は、間隙５２を介して
弁本体１０の上部に取り付けられる弁体駆動機構である
パワーエレメント６０に向けて送られる。パワーエレメ
ント６０は、弁本体１０に対してねじ部６４で取り付け
られる本体６２を有する。さらに、本体６２内に挾み込
まれるダイアフラム７０を有し、ダイアフラム７０によ
り上部室７２ａと下部室７２ｂが区画される。上部室７
２ａには作動流体が封入され、栓体６６で封止される。
【００１１】ダイアフラム７０はストッパ７４で支持さ
れる。ストッパ７４は感温棒８０と一体又は別体に形成
される。感温棒８０は、第２の通路５０内を流れる冷媒
の温度をパワーエレメント６０に伝達する機能を有す
る。感温棒８０の外周面に熱伝導性の低い樹脂８２を被
覆して必要な熱伝導度に調整することもできる。感温棒
８０の下部には、弁体駆動部材９０が当接し、弁体４０
を弁座１６から離す方向に付勢する。なお、感温棒８０
は、第１の通路２０と第２の通路５０間の連通を防止す
るシール部材としてＯリング８６を具備する。
【００１２】この膨張弁１は以上のように構成してある
ので、蒸発器から戻されて、第２の通路５０を通る冷媒
の圧力と温度に応じて設定されるダイアフラム７０の設
定されるダイアフラム７０の作動位置により、感温棒８
０、弁体駆動部材９０が作動し、弁体４０と弁座１６の
間の間隙が調整される。
【００１３】そこで、蒸発器の熱負荷が大きいときに
は、弁体４０と弁座１６の間の間隙は大きくなり、大量
の冷媒が蒸発器に供給され、反対に熱負荷が小さいとき
には、冷媒の流量は少くなる。
【００１４】熱負荷がきわめて小さいと、弁体４０は全
閉状態か、または全閉状態に近い状態となり、冷媒サイ
クル全体を循環する冷媒の量が不足して、圧縮機等の潤
滑を満足できないことが生ずる。本発明の膨張弁は、全
体が全閉状態または全閉状態に近い状態にあっても、必
要最少限の冷媒をバイパス通路を介して蒸発器に向けて
供給する機能を備えるものである。
【００１５】図２，図３に示すように、弁本体１０の側
面部には電磁弁１００と圧力スイッチ２００が取り付け
られる。電磁弁１００は、ケーシング１１０と、ケーシ
ング１１０に連結される取付部材１４０を有し、取付部
材１４０は、ねじ部を介して弁本体１０に形成した有底
の開口部２６に取り付けられる。この有底の開口部２６
は、細径穴２４を介して弁室１４に連通される。
【００１６】したがって、弁室１４に供給される冷媒
は、細径穴２４を介して有底の開口部２６にも導入さ
れ、通路２７を通って第１の通路２０へ連通されるバイ
パス通路が形成される。
【００１７】電磁弁１００は、ケーシング１１０内にコ
イル１２０を有し、コード１２２を介して給電される。
ケーシング１１０の中心部には、シリンダ１２４が配設
され、プランジャ１３０が摺動自在に挿入される。シリ
ンダ１２４の外側には、ストッパ１３２がビス１３６で
固定される。ストッパ１３２はスプリング１３４を介し
てプランジャ１３０を常時ストッパ１３２から離れる方
向に付勢する。プランジャ１３０の先端には、パイロッ
ト弁体１５０が摺動自在に配設される。このパイロット
弁体１５０は中心部に弁穴１５２を有する。
【００１８】有底開口部２６の中心には、パイプ状の導
管２８が設けてある。この導管２８の内径の通路２７
は、有底開口部２６と弁本体の第１の冷媒通路２０とを
連通している。パイロット弁体１５０は、常時はプラン
ジャ１３０に押圧されて、パイロット弁体１５０の弁穴
１５２がプランジャ１３０の先端部で塞がれる。パイロ
ット弁体１５０の外側の背圧室１６０には、有底開口部
２６の冷媒が導入されていて、その背圧によりパイロッ
ト弁体１５０は、導管２８の開口部に押圧されて、その
通路２７を閉じる。
【００１９】電磁弁１００のコイル１２０に通電される
と、コイル１２０の磁力により、プランジャ１３０がス
トッパ１３２側に引き戻される。プランジャ１３０の先
端部がパイロット弁体１５０の弁穴１５２から離れる
と、弁穴１５２が開口し、背圧室１６０の冷媒が弁穴１
５２を通過して導管２８の通路２７に導入され、圧力差
が減じられる。これによりパイロット弁体１５０は、導
管２８の先端から離れ、有底開口部２６内の冷媒は、第
１の通路２０側へ流れる。
【００２０】この作用によって、弁体４０が弁座１６を
閉じる閉弁状態にあっても、冷媒を蒸発器へ供給するこ
とができる。弁本体１０の冷媒の第２の通路５０に対し
て連通する開口部５４が設けられ、圧力スイッチ２００
が取り付けられる。圧力スイッチ２００は、取付ベース
２１０とスイッチケース２２０を有し、取付ベース２１
０のシール部材２１４を介して開口部５４にねじ止めさ
れる。取付ベース２１０は貫通穴２１２を有し、第２の
通路５０の冷媒が流入される。
【００２１】スイッチケース２２０内には、固定接点２
５０と、バネ材２６０で支持された可動接点２６２が配
設される。スイッチケース２２０内に挾み込まれるダイ
アフラム２３０は、支持部材２４０に摺動自在に設けら
れた作動部材２４２を介してバネ材２６０を操作する。
【００２２】弁本体１０の第２の通路５０の冷媒は、開
口部５４、取付ベース２１０の貫通穴２１２を介してダ
イアフラムの一方側に形成される圧力室２３２に導入さ
れる。圧力室２３２の冷媒の圧力が所定の値より大きい
ときには、ダイアフラム２３２の中心が図で右側に移動
する。この作動により、作動部材２４２はバネ材２６０
を押し、可動接点２６２を固定接点２５０から離す。し
たがって、第２の通路５０内の冷媒の圧力が所定の値よ
り高い間は、接点は開き、リード線２７０，２７２の間
には電流が流れない。
【００２３】蒸発器の熱負荷が減少すると、弁体４０は
閉弁方向に移動し、第２の通路５０内を流れる冷媒の圧
力も低下する。圧力スイッチ２００はこの圧力変化を受
けてダイアフラム２３０が図で左側へ移動する。この作
用により、バネ材２６０は可動接点２６２を固定接点２
５０に接触させる。
【００２４】接点２５０，２６２が閉じると、リード線
２７０，２７２に電流が流れる。この電流は図示しない
コントローラを介して電磁弁１００へ送られる。電磁弁
１００のコイル１２０は、付勢されてパイロット弁体１
５０を開き、弁室１４の冷媒を導管２８を介して第１の
通路２０側へ流す。なお、図３において、１０１及び１
０２は膨張弁を所定の相手側に取付けるためのボルト穴
である。
【００２５】以上の説明においては、低負荷時にその圧
力変化を圧力スイッチにより検出して、バイパス通路を
開く場合について述べたが、本発明は圧力変化を検出す
るのに圧力スイッチに限らず圧力センサーを用いて、こ
のセンサーの出力によりバイパス通路を開く場合にも適
用できるものである。図４は、その場合の本発明の実施
の形態を示す断面図であり、低負荷時の圧力変化を検出
して、バイパス通路を開くのである。即ち、図２の実施
の形態に示す圧力スイッチを用いずに電磁弁を作動させ
るのである。図４において、図２と同一符号は、同一又
は均等部分を示し、圧力変化を例えば圧縮機の吐出圧力
をその吐出配管に取り付けた圧力センサー（図示せず）
により検出し、その検出出力をコントローラ（図示せ
ず）に出力し、所定の空調負荷か否か判定され、空調負
荷が所定値の場合、コントローラからの出力が電磁弁１
００に入力され、電磁弁１００が通電状態となり、この
通電後は、図２と同一の動作により、バイパス通路より
冷媒が第１の通路に流れるのである。
【００２６】さらに本発明においては、圧力センサーに
よる圧力変化の検出に限らず温度変化を検出して、バイ
パス通路を開く場合にも適用できるものであり、低負荷
時の温度変化を検出してバイパス通路を開くのである。
即ち、電磁弁１００には、例えば車両用の空調装置の車
室内への空気吹出し口の温度を温度センサー（図示せ
ず）により検出し、この温度センサーからの出力をコン
トローラ（図示せず）に入力し、コントローラにおいて
所定の空調負荷か否か判定され、所定の空調負荷の場合
にコントローラからの出力が電磁弁１００に入力され、
電磁弁１００が通電状態となり、この通電後は、図２と
同一の動作により、バイパス通路を介して冷媒が、第１
の通路に流れるのである。
【００２７】さらにまた本発明においては、バイパス通
路として第１の通路に連通し、蒸発器に冷媒を供給する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、バイパ
ス通路として第２の通路に連通して蒸発器に冷媒を供給
することなく、冷媒を循環させる場合にも適用できるも
のである。図５は、その場合の本発明の実施の形態を示
す断面図であり、第２の通路５０とバイパス通路を連通
する通路５６を弁本体１０内に形成したものである。
【００２８】図５において、図４の実施の形態と同一符
号は同一又は均等部分を示しており、所定の空調負荷の
場合に、コントローラからの出力が電磁弁１００に入力
され、電磁弁１００は通電状態となり、この結果、図２
と同一の動作により、細径穴２４、有底開口部２６及び
通路２７によるバイパス通路を介して、通路５６より第
２の通路５０側に冷媒が流れることとなる。
【００２９】さらに、図５の実施の形態において、図２
に示す実施の形態と同様に圧力スイッチ２００を用いる
ことができるのは勿論である。即ち、圧力スイッチ２０
０を取付ベース２１０を介して弁本体１０に取付け、圧
力スイッチ２００の接点が閉じることにより、図２と同
一の動作により通路５６により第２の通路５０側に冷媒
が流れるのである。
【００３０】
【発明の効果】本発明の膨張弁によると、空調負荷が低
負荷になり膨張弁が全閉状態または全閉状態に近い状態
にあっても、必要最小限の冷媒をバイパス通路を介して
循環させることが可能な膨張弁が選られるので、冷媒サ
イクル全体を循環する冷媒の量が不足して、圧縮機等の
潤滑を満足できないことを生ずるのを防止することがで
きる。しかも、冷媒サイクル内の機器の潤滑を確保でき
る膨張弁が得られるので、冷媒サイクルの信頼性を一層
向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膨張弁の一実施の形態を示す断面図。
【図２】図１の右断面図。
【図３】図２の右側面図。
【図４】本発明の膨張弁の他の実施の形態を示す断面
図。
【図５】本発明の膨張弁のさらに他の実施の形態を示す
断面図。
【符号の説明】
１ 膨張弁 １０ 弁本体 １４ 弁室 １６ 弁座 ２０ 第１の通路 ２６ 有底開口部 ２８ 導管 ４０ 弁体 ５０ 第２の通路 ５４ 開口部 ６０ パワーエレメント ７０ ダイアフラム １００ 電磁弁 １３０ プランジャ １５０ パイロット弁体 ２００ 圧力スイッチ ２３０ ダイアフラム ２５０ 固定接点 ２６２ 可動接点

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空調装置に装備されて冷媒を減圧膨張し
    て蒸発器へ供給する膨張弁であって、 蒸発器へ送る冷媒が通過する第１の通路と蒸発器から圧
    縮機に戻る冷媒が通過する第２の通路と、第１の通路の
    途中に設けられて冷媒が流入する弁室とを有する弁本体
    が上記弁室から圧縮機に冷媒を供給するバイパス通路を
    有すると共に、上記バイパス通路を開閉する電磁弁を具
    備し、所定の空調負荷を検出する検出手段からの出力に
    応じて上記電磁弁を作動させて上記バイパス通路を開く
    ことを特徴とする膨張弁。
  2. 【請求項２】 上記バイパス通路が、上記弁室と第１の
    通路を連通することを特徴とする請求項１記載の膨張
    弁。
  3. 【請求項３】 上記バイパス通路が、上記弁室と第２の
    通路を連通することを特徴とする請求項２記載の膨張
    弁。
  4. 【請求項４】 上記検出手段が圧力センサーであること
    を特徴とする請求項２又は請求項３記載の膨張弁。
  5. 【請求項５】 上記検出手段が温度センサーであること
    を特徴とする請求項２又は請求項３記載の膨張弁。
  6. 【請求項６】 空調装置に装備されて冷媒を減圧膨張し
    て蒸発器へ供給する膨張弁であって、 蒸発器へ送る冷媒が通過する第１の通路および蒸発器か
    ら戻る第２の通路を有する弁本体と、第１の通路の途中
    に設けられて冷媒が流入する弁室と、上記弁室と第１の
    通路とを又は第２の通路とを連通するバイパス通路と、
    バイパス通路を開閉する電磁弁と、第２の通路に設けら
    れる圧力スイッチを備え、 圧力スイッチが第２の通路内の冷媒の圧力低下を検知し
    て電磁弁を作動させて上記バイパス通路を開くことを特
    徴とする膨張弁。
  7. 【請求項７】 電磁弁は、プランジャと、プランジャの
    先端が開閉するパイロット弁体とを備え、バイパス通路
    内に設けられる導管がパイロット弁体により開閉される
    ことを特徴とする請求項６記載の膨張弁。
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