JP2001091107A - 膨張弁 - Google Patents

膨張弁

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JP2001091107A
JP2001091107A JP26360499A JP26360499A JP2001091107A JP 2001091107 A JP2001091107 A JP 2001091107A JP 26360499 A JP26360499 A JP 26360499A JP 26360499 A JP26360499 A JP 26360499A JP 2001091107 A JP2001091107 A JP 2001091107A
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JP
Japan
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rod
pressure refrigerant
expansion valve
hole
valve
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JP26360499A
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English (en)
Inventor
Hisatoshi Hirota
久寿 広田
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TGK Co Ltd
Original Assignee
TGK Co Ltd
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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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】極めてシンプルでコストのかからない構成によ
って、ロッドの摺動部にOリング等を用いることなく、
高圧冷媒の圧力変動等による弁体の振動音発生を抑制す
ることができる膨張弁を提供すること。 【解決手段】本体ブロック11に穿設された支持孔14
に軸線方向に進退自在に嵌挿されたロッド20を、蒸発
器1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30と弁体16との間に挟設
して、弁体16を開閉動作させるようにした膨張弁にお
いて、ロッド20と支持孔14との嵌合部分の長さをL
とし、その嵌合隙間をeとしたとき、(e/L)が、5
×10-4≦(e/L)≦12×10-3の範囲にあるよう
にして、ロッド20と支持孔14との嵌合部分に他の部
材を介在させない構成にした。

Description

【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して上流側から対向す
るように弁体を配置し、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
パワーエレメントによって、軸線方向に進退自在なロッ
ドを介して弁体を開閉動作させるようにしている。
【0004】しかし、膨張弁に送り込まれる高圧冷媒に
は、何らかの原因によって上流側において圧力変動が発
生する場合があり、その圧力変動は、高圧冷媒液を媒体
として膨張弁に伝達される。
【0005】すると、上述のような従来の膨張弁におい
ては、弁体の上流側の冷媒圧力が圧力変動によって上昇
すると、それが弁体を閉じる方向に作用するので、弁体
の上流側の冷媒圧力がさらに上昇して圧力変動が一層大
きなものになり、弁体の動作が不安定になって振動音を
発生し、騒音源になる場合がある。
【0006】そこで従来は、ロッドの摺動面にOリング
を装着して、ロッドの振動を押さえることにより、弁体
からの振動音発生を抑制していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
ロッドの摺動面にOリングを装着すると、Oリングを押
さえるための部材等も必要になって装置コスト及び組み
立てコストが高くなるばかりか、Oリング切れによる故
障が発生したり、ロッドがOリングから受ける摺動抵抗
が製品によってばらついて膨張弁の動作精度が低下する
等の欠点がある。
【0008】そこで本発明は、極めてシンプルでコスト
のかからない構成によって、ロッドの摺動部にOリング
等を用いることなく、高圧冷媒の圧力変動等による弁体
の振動音発生を抑制することができる膨張弁を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【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
孔に対して上流側から対向するように弁体を配置し、本
体ブロックに穿設された支持孔に軸線方向に進退自在に
嵌挿されたロッドを、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
体との間に挟設して、弁体を開閉動作させるようにした
膨張弁において、ロッドと支持孔との嵌合部分の長さを
Lとし、その嵌合隙間をeとしたとき、(e/L)が、
5×10-4≦(e/L)≦12×10-3の範囲にあるよ
うにして、ロッドと支持孔との嵌合部分に他の部材を介
在させないように構成したものである。
【0010】そして、ロッドと支持孔との嵌合部分の長
さLと、その嵌合隙間eが各々、10mm≦L≦15m
m、0.01mm≦e≦0.12mmの範囲にあるとよ
い。なお、パワーエレメントからロッドに対して偶力が
加わるように構成されていてもよく、その場合、ロッド
の端部に当接するパワーエレメント側の部材の当接面が
ロッドの軸線に対して斜めに傾いて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(後述するロッド20を
支持するための支持孔)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、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。弁体16側へ漸次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は、弁体
16と同様のステンレス鋼等の金属により形成されてい
る。
【0019】そして、その圧縮コイルスプリング17の
先端部分に弁体16が溶接等によって直接固着されてい
る。したがって、組み立ての際に弁体16が圧縮コイル
スプリング17から脱落せず、また両部材が同材質であ
ることからリサイクル処理が容易である。
【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、外方に抜けている。
【0021】その孔19内には、圧縮コイルスプリング
17の基端側を受けるスプリング受け18が外方から圧
入固定されており、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18は内側の端面が塞がっ
た筒状に形成されており、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に固定位置が調
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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】なお、ロッド20の端面の凹み22の形状
は、例えば図2及び図3に示されるように、U字状の断
面形状(円筒状の凹み)に形成してもよいし、ロッド2
0の径に比べて小さな円錐状に形成してもよい。
【0026】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30
aになっている。
【0027】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によって閉塞されている。
【0028】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。
【0029】ダイアフラム受け盤33は、図4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。
【0030】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33
a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。
【0031】ただし、ダイアフラム受け盤33は多様な
実施態様をとることができ、例えば図5及び図6に示さ
れるようにキャップ状に形成してもよい。冷媒通路40
は小さな孔状に形成されている。
【0032】或いは、図7及び図8に示されるように、
ダイアフラム受け盤33を鍛造等によってリベットの頭
部状に形成してもよい。冷媒通路40は溝状に形成され
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2
0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、その嵌
合部にはOリング等は装着されていない。そして、例え
ばその嵌合長Lが10〜15mm程度で、嵌合隙間eが
0.01〜0.12mm程度に形成され、これによって
ロッド20のガタつきが規制され、弁体16部分からの
振動音発生が抑制されている。
【0035】そして、さらに実験によれば、嵌合長Lと
嵌合隙間eとの関係(e/L)を、5×10-4≦(e/
L)≦12×10-3の範囲にすることにより、振動音発
生がよく抑制された。
【0036】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。この突起23は、ロッド20を側方から押
しつぶして形成されている。
【0037】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。
【0038】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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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1
7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。
【0045】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。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、ロッドと支持孔との嵌
合部分の長さをLとし、その嵌合隙間をeとしたとき、
5×10-4≦(e/L)≦12×10-3としたことによ
り、ロッドと支持孔との嵌合部分にOリング等他の部材
を介在させないシンプルでコストのかからない構成によ
って、高圧冷媒の圧力変動等による弁体の振動音発生を
効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の膨張弁の縦断面図であ
る。
【図2】本発明の実施の形態の膨張弁の弁体に対するロ
ッドの当接部の変形例の部分断面図である。
【図3】本発明の実施の形態の膨張弁の弁体に対するロ
ッドの当接部の第2の変形例の部分断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の膨張弁のダイアフラム受
け盤の斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態の膨張弁のダイアフラム受
け盤の変形例を示す縦断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の膨張弁のダイアフラム受
け盤の変形例を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態の膨張弁のダイアフラム受
け盤の第2の変形例を示す縦断面図である。
【図8】本発明の実施の形態の膨張弁のダイアフラム受
け盤の第2の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】 12 低圧冷媒流路 13 高圧冷媒流路 14 貫通孔(支持孔) 15 弁座孔 16 弁体 17 圧縮コイルスプリング 20 ロッド 30 パワーエレメント 32 ダイアフラム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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して
    上流側から対向するように弁体を配置し、本体ブロック
    に穿設された支持孔に軸線方向に進退自在に嵌挿された
    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
    との間に挟設して、上記弁体を開閉動作させるようにし
    た膨張弁において、 上記ロッドと上記支持孔との嵌合部分の長さをLとし、
    その嵌合隙間をeとしたとき、(e/L)が、 5×10-4≦(e/L)≦12×10-3 の範囲にあるようにして、上記ロッドと上記支持孔との
    嵌合部分に他の部材を介在させないことを特徴とする膨
    張弁。
  2. 【請求項2】上記ロッドと上記支持孔との嵌合部分の長
    さLと、その嵌合隙間eが各々、 10mm≦L≦15mm 0.01mm≦e≦0.12mm の範囲にある請求項1記載の膨張弁。
  3. 【請求項3】上記パワーエレメントから上記ロッドに対
    して偶力が加わるように構成されている請求項1又は2
    記載の膨張弁。
  4. 【請求項4】上記ロッドの端部に当接する上記パワーエ
    レメント側の部材の当接面が上記ロッドの軸線に対して
    斜めに傾いて形成されている請求項3記載の膨張弁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111219533A (zh) * 2020-03-23 2020-06-02 浙江农林大学暨阳学院 一种热力膨胀阀及汽车空调系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111219533A (zh) * 2020-03-23 2020-06-02 浙江农林大学暨阳学院 一种热力膨胀阀及汽车空调系统
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