JP2001141335A - 膨張弁 - Google Patents
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Abstract
って、高圧冷媒の圧力変動に対する動作の安定を達成す
ることができる膨張弁を提供すること。 【解決手段】弁体16との間に介在するロッド20に対
して、パワーエレメント30から偶力が加わるように構
成した。
Description
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。
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。
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。
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。
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、膨張弁の動作が非常に不安定なものに
なってしまう場合がある。
の間に軸線方向に進退自在に配置されたロッドに対し
て、スプリング等で側方から付勢力を与えることにより
弁体が高圧側冷媒の圧力変動に敏感に反応しないように
して、動作を安定させていた(特開平9−222268
号)。
従来の膨張弁は、高圧冷媒の圧力変動に対する動作の安
定を図るという目的は達成できるものの、軸線方向に進
退するロッドを側方から押すスプリングを機構中に安定
した状態に配置しなければならないので、構造や組み立
て作業が複雑になって高いコストがかかっていた。
のかからない構成によって、高圧冷媒の圧力変動に対す
る動作の安定を達成することができる膨張弁を提供する
ことを目的とする。
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、軸
線方向に進退自在なロッドを、蒸発器から送り出されて
低圧冷媒流路を通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、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し
たものである。
て力が加わる作用点が、ロッドの軸線上から偏位してい
てもよい。その場合、ロッドの軸線の延長線が、パワー
エレメントのほぼ中心軸を通っていてもよく、作用点
が、パワーエレメントの中心軸位置にあってもよい。そ
して、ロッドのパワーエレメントに当接する側の端部
が、折れ曲がった形状に形成されていてもよい。
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。そして、ロッドを軸線方
向に進退自在に受ける受け部が、パワーエレメントと低
圧冷媒流路との間を仕切る仕切り部材に形成されていて
もよく、その仕切り部材が、パワーエレメントのハウジ
ングの一部であってもよい。
の冷媒の温度と圧力をパワーエレメント側にゆっくりと
伝達するための冷媒通過孔が穿設されていてもよい。ま
た、パワーエレメント側に設けられた部材がロッド側に
向かって棒状に細長く伸び出して形成され、その棒状部
の端面が軸線に対して斜めに傾いて形成されていてもよ
い。
態を説明する。図1は本発明の第1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。
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。
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。
互いに平行に形成されており、これに垂直な貫通孔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。
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。
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。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。18はスプリン
グ受けである。
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。
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3
2によって気密に囲まれている。
2,13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。
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。
えば60°程度の角度で小さく折れ曲がった形状に形成
されていて、その突端がダイアフラム受け盤33の裏面
に当接している。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。
軸線の延長線上にダイアフラム受け盤33の中心軸が位
置している。したがって、ロッド20の突端はダイアフ
ラム受け盤33の中心軸位置から偏位した位置でダイア
フラム受け盤33に当接している。
の急激な温度変化に影響されないように、ダイアフラム
32の裏面への低圧冷媒の回り込みを規制するために、
ダイアフラム受け盤33に形成された冷媒通路である。
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。
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
面積が狭くなって、蒸発器1に送り込まれる冷媒の流量
が減る。
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。
分21が小さく折れ曲がった形状に形成されていて、パ
ワーエレメント30からロッド20に対して力が加わる
作用点が、ロッド20の軸線上(軸線の延長線上)から
偏位している。
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。
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。なお、ロ
ッド20の先端部分21は、小さく折れ曲がった形状以
外の形状であってもよい。
弁10を示しており、ロッド20の先端部分21が当接
するダイアフラム受け盤33を、熱伝導率の低い厚みの
あるプラスチック材で形成したものである。その他は上
述の第1の実施の形態と同じである。
弁10を示しており、小さく折れ曲がった形状に形成さ
れているロッド20の先端部分21の突端を、ダイアフ
ラム受け盤33の中心軸位置に当接させたものである。
とロッド20の軸線とが偏位しているが、パワーエレメ
ント30が中心軸位置でロッド20側から力を受けるの
で、動作のバランスがよい。
には、ロッド20の突端が係合する円形の凹状部35が
形成されている。その他の構成は、第1の実施の形態と
同じである。
もよく、その位置決めをするためのガイドを低圧冷媒流
路12とパワーエレメント30との間付近に設けてもよ
い。図4は、本発明の第4の実施の形態の膨張弁10を
示しており、ロッド20とパワーエレメント30とは軸
線を一致させて配置されている(一致していなくてもよ
い)。
が、ロッド20が当接するダイアフラム受け盤33の当
接面部分がロッド20の軸線に対して斜めに傾いて形成
されている。
は、滑らかな曲面状に丸められている。ただし、斜面3
6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。
30からロッド20に対して偶力が加わるので、前記の
各実施の形態と同様の作用、効果が得られる。図5は、
本発明の第5の実施の形態の膨張弁10を示している。
この実施の形態の膨張弁は、前述の第4の実施の形態の
ものをさらに改良したものであり、各部についてやや詳
細に説明をする。
金属により形成されており、弁体16が面する弁座孔1
5の開口端は、テーパ状の面取りがされた形状に形成さ
れている。
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て、その
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。
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。
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。
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。
いることなく、本体ブロック11に対するスプリング受
け18の取り付け部分の気密性を確保するためには、例
えばネジロック又は溶接等を施してもよいし、スプリン
グ受け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。
は、V字状の凹み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がガタつかず、弁体1
6部分から振動音が発生しない。なお、ロッド20の端
面の凹み22の形状は、例えば図6及び図7に示される
ように、U字状に形成してもよいし、ロッド20の径に
比べて小さなV字状等に形成してもよい。
全長にわたってロッド20が嵌合しており、例えばその
嵌合長が10〜15mm程度で、嵌合隙間が0.01〜
0.12mm程度に形成されていて、ロッド20のガタ
つきが規制されている。これも、弁体16部分からの振
動音発生を抑制している。
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。
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
12側開口部14aは、テーパ状に面取りされている。
えばステンレス鋼等のような同じ金属材料によって形成
されている。したがって、膨張弁10を壊す際には、パ
ワーエレメント30を取り出して容易にリサイクル処理
することができる。
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。
斜面36が形成されている。その角度(ダイアフラム3
2面に対する角度)は5〜25度の範囲にあるのが適当
である。この角度が大きすぎると摺動力が大きくなって
ヒステリシスが発生し、小さすぎては斜面の効果が得ら
れない。
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。
aの先端部分を内側へ折り曲げ形成することにより、ハ
ウジング31の内周面との摺接状態に引っかかりが発生
せず、動きがより円滑になる。
をとることができ、例えば図10及び図11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。
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。
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。
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。
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。
グ31の低圧冷媒流路12に面する部分だけを例えばプ
ラスチック等からなるブシュ131等の別部材により形
成して、パワーエレメント30と本体ブロック11との
間にブシュ131を挟持してもよい。
ュ131を表裏の中間部分を境にして対称形に形成する
ことにより、ブシュ131に表裏の区別がなくなって、
組み立てが容易になる。
明をしたが、本発明はさらに各種の実施態様をとること
ができ、例えば図16に示されるように、ロッド20を
貫通孔14内の部分からパワーエレメント30側の端部
まで太く形成してもよい。また、この実施の形態では、
スプリング受け18が本体ブロック11にねじ込まれて
取り付けられている。
ラム受け盤33側から太い軸部133をロッド20側に
向かって棒状に細長く伸び出して形成し、ロッド20の
端面が当接する斜面36をその軸部133の端面に形成
してもよい。また、図18に示されるように、さらにそ
の太い軸部133をダイアフラム受け盤33と別部材で
形成してダイアフラム受け盤33に連結してもよい。
ロッドに対してパワーエレメントから偶力が加わるよう
にしたことにより、ロッドが両端において受ける力がロ
ッドを回転させようとする方向に作用し、その結果、ロ
ッドが軸線方向にスライドする際に大きな摩擦抵抗が発
生するので、高圧冷媒に圧力変動があっても弁体の動作
がそれに対して敏感に反応せず、極めてシンプルでコス
トのかからない構成によって、高圧冷媒の圧力変動に対
して動作の安定した膨張弁を得ることができる。
である。
である。
である。
である。
である。
するロッドの当接部の変形例の部分断面図である。
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。
ラム受け盤の斜視図である。
ラム受け盤の脚状部の変形例の縦断面図である。
フラム受け盤の変形例を示す縦断面図である。
フラム受け盤の変形例を示す斜視図である。
フラム受け盤の第2の変形例を示す縦断面図である。
フラム受け盤の第2の変形例を示す斜視図である。
エレメントのハウジング部分の変形例を示す縦断面図で
ある。
エレメントのハウジング部分の第2の変形例を示す縦断
面図である。
図である。
図である。
図である。
Claims (10)
- 【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、軸線方向に進
退自在なロッドを、上記蒸発器から送り出されて低圧冷
媒流路を通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
わるように構成したことを特徴とする膨張弁。 - 【請求項2】上記パワーエレメントから上記ロッドに対
して力が加わる作用点が、上記ロッドの軸線上から偏位
している請求項1記載の膨張弁。 - 【請求項3】上記ロッドの軸線の延長線が、上記パワー
エレメントのほぼ中心軸を通っている請求項2記載の膨
張弁。 - 【請求項4】上記作用点が、上記パワーエレメントの中
心軸位置にある請求項2記載の膨張弁。 - 【請求項5】上記ロッドの上記パワーエレメントに当接
する側の端部が、折れ曲がった形状に形成されている請
求項2、3又は4記載の膨張弁。 - 【請求項6】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1記載の膨張弁。 - 【請求項7】上記ロッドを軸線方向に進退自在に受ける
受け部が、上記パワーエレメントと上記低圧冷媒流路と
の間を仕切る仕切り部材に形成されている請求項1ない
し6の何れかの項に記載の膨張弁。 - 【請求項8】上記仕切り部材が、上記パワーエレメント
のハウジングの一部である請求項7記載の膨張弁。 - 【請求項9】上記仕切り部材に、上記低圧冷媒流路内の
冷媒の温度と圧力を上記パワーエレメント側にゆっくり
と伝達するための冷媒通過孔が穿設されている請求項7
又は8記載の膨張弁。 - 【請求項10】上記パワーエレメント側に設けられた部
材が上記ロッド側に向かって棒状に細長く伸び出して形
成され、その棒状部の端面が軸線に対して斜めに傾いて
形成されている請求項6記載の膨張弁。
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