JP2001183032A - 温度式膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張弁周辺の省スペース化を図る。 【解決手段】 蒸発器５に対する膨張弁４の取付位置
や、膨張弁４と圧縮機および凝縮器との位置関係等に対
応して、蒸発器５に連通する流路の軸方向と圧縮機およ
び凝縮器に連通する流路の軸方向とを交差させる。これ
により、膨張弁４近傍での配管の曲げ加工を不要にし
て、曲げ加工に伴う配管端部から曲げ部までの長さ分だ
け膨張弁４周辺の省スペース化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置の冷凍サ
イクルに用いられる温度式膨張弁に係り、この冷凍サイ
クルの蒸発器から圧縮機に向かって送り出される冷媒の
温度に応答して、蒸発器に入る冷媒の量を自動的に制御
するための温度式膨張弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５、図６は、従来の温度式膨張弁４を
含む自動車用空調装置の冷凍サイクルを示すもので、こ
の自動車用空調装置は、圧縮機１、凝縮器２、レシーバ
ー３、膨張弁４及び蒸発器５を備えている。このうち、
蒸発器５と膨張弁４は車室内に設置され、圧縮機１と凝
縮器２はエンジンルームに設置されている。従って、圧
縮機１および凝縮器２と膨張弁４とを接続する冷媒配管
系は、車両のダッシュパネルの穴を貫通する。具体的に
は、２つのジョイント部９１、９２と２本のジョイント
配管９３、９４からなるジョイント部材９がダッシュパ
ネルの穴を貫通し、ジョイント部材９の一方のジョイン
ト部９２が膨張弁４に接続固定され、ジョイント部材９
の他方のジョイント部９１がエンジンルーム内に突出す
る。そして、圧縮機１および凝縮器２にそれぞれ接続さ
れた冷媒配管が、他方のジョイント部９１に接続され
る。

【０００３】一方、膨張弁４の弁本体４０には、凝縮器
２の出口に連通する第一の流路４１と、蒸発器５の入口
に連通する第二の流路４２と、蒸発器５の出口に連通す
る第三の流路４３と、圧縮機１の入口に連通する第四の
流路４４とが形成され、第一〜第四の流路４１〜４４の
軸方向は全て同方向になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
図６に示すように、膨張弁４が蒸発器５の車両幅方向の
一端に組み付けられる場合、膨張弁４の第一〜第四の流
路４１〜４４の軸方向が全て同方向であるため、ジョイ
ント部材９のジョイント配管９３、９４は膨張弁４側か
ら車両幅方向に延びる。そして、他方のジョイント部９
１をエンジンルーム内に突出させるために、膨張弁４側
から車両幅方向に延びるジョイント配管９３、９４を、
途中でエンジンルーム側に折り曲げている。

【０００５】このように、配管に曲げ加工部がある場
合、曲げ加工を行う上で、配管端部から曲げ部まで５０
〜６０ｍｍの長さＬが必要であり、そのため車室内に長
さＬ分だけ余分なスペースが必要となり、蒸発器５及び
膨張弁４の取り付け場所が限られてしまうという問題が
あった。これはデュアルエアコンに使用されるリヤ用に
ついても同様の問題があった。

【０００６】また、配管に曲げ加工を行なう必要があり
コストアップの要因となっていた。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、凝縮器の出口に連通する第一の流路と、蒸発器の入
口に連通する第二の流路と、蒸発器の出口に連通する第
三の流路と、圧縮機の入口に連通する第四の流路とを備
える膨張弁において、膨張弁周辺の省スペース化を可能
にすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、高圧側の液冷媒を導入
するための第一の流路（４１）と、減圧膨張させた２相
冷媒を蒸発器（５）に送り出すための第二の流路（４
２）と、蒸発器（５）からのガス冷媒を導入するための
第三の流路（４３）と、ガス冷媒を圧縮機（１）に送り
出すための第四の流路（４４）とを備える温度式膨張弁
（４）において、第一および第四の流路（４１、４４）
の軸方向（Ａ）と、第二および第三の流路（４２、４
３）の軸方向（Ｂ）を、交差させたことを特徴とする。

【０００９】これによると、蒸発器に対する膨張弁の取
付位置や、膨張弁と圧縮機および凝縮器との位置関係等
に対応して、第一および第四の流路の軸方向と第二およ
び第三の流路の軸方向を交差させることにより、膨張弁
近傍での配管の曲げ加工を不要にして、曲げ加工時に必
要な配管端部から曲げ部までの長さＬ（図６参照）分だ
け、膨張弁周辺の省スペース化を図ることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、第一および第
四の流路（４１、４４）の軸方向（Ａ）と第二および第
三の流路の軸方向（Ｂ）の交差角（α）を６０°〜１７
０°に設定したことを特徴とする。

【００１１】これによると、車種によるばらつきをカバ
ーすることができる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、第一および第
四の流路（４１、４４）の軸方向（Ａ）と第二および第
三の流路の軸方向（Ｂ）の交差角（α）を８０°〜１２
０°に設定したことを特徴とする。

【００１３】これによると、膨張弁周辺の一層の省スペ
ース化を図ることができる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、第一〜第四の
流路（４１〜４４）が形成された弁本体（４０）を樹脂
成形したことを特徴とする。

【００１５】これによると、弁本体を安価に製造するこ
とができる。

【００１６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は第１実施
形態の温度式膨張弁４を含む自動車用空調装置の冷凍サ
イクルを示し、図２および図３は温度式膨張弁４の取付
状態を示すもので、この自動車用空調装置は、圧縮機
１、凝縮器２、レシーバー３、膨張弁４及び蒸発器５を
備えている。

【００１８】圧縮機１は、電磁クラッチ(図示せず）を
介して自動車エンジン(図示せず）にて駆動されて、ガ
ス冷媒を圧縮し吐出する。凝縮器２は、圧縮機１にて断
熱圧縮された高温高圧のガス冷媒を車室外の空気との熱
交換により凝縮し液冷媒とする。レシーバー３は、凝縮
器２にて冷却された液冷媒を一時貯留すると共に、内蔵
したドライヤ(図示せず）により冷媒中の水分や塵埃を
取り除く。膨張弁４は、この液冷媒を断熱膨張して低温
低圧の霧状（気液２相）冷媒とする。蒸発器５は、車室
内へ送られる空気との熱交換によってこの霧状冷媒を気
化させる。

【００１９】次に、膨張弁４について詳細に説明する。

【００２０】膨張弁４は樹脂成形された弁本体４０を有
し、この弁本体４０に、凝縮器２の出口と連通して高圧
側の液冷媒を導入する第一の流路４１と、蒸発器５の入
口と連通して霧状冷媒を蒸発器５に送り出すための第二
の流路４２と、蒸発器５の出口と連通して蒸発器５から
のガス冷媒を導入する第三の流路４３と、圧縮機１の入
口とを連通してガス冷媒を圧縮機１に送り出す第四の流
路４４とが形成されている。また、第一の流路４２の奥
部の弁本体４０中心部には分室４５が形成されている。

【００２１】ここで、第一および第四の流路４１、４４
の軸方向Ａと、第二および第三の流路４２、４３の軸方
向Ｂが、交差するようになっており、本実施形態では、
その交差角αを９０°に設定している。

【００２２】絞り機構４６は、オリフィス４７ａを形成
した金属部材４７と、球状の弁体４８及び圧縮コイルば
ね４９を備えている。そして、金属部材４７はアルミニ
ウムよりなり、第一の流路４１と第二の流路４２との間
に位置するように、弁本体４０にインサート成形により
固定されている。オリフィス４７ａは、第一の流路４１
と第二の流路４２とを連通させるもので、分室４５側の
周囲には弁座５０が形成されている。

【００２３】コイルばね４９は調整ねじ５１とばね座５
２との間に配置され、キャップを兼ねる調整ねじ５１は
弁本体４０の下部にねじ止め固定され、この調整ねじ５
１の外周に装着した０リング５３によって分室４５内の
気密が保たれている。ばね座５２に支持された弁体４８
は、圧縮コイルばね４９により弁座５０に向かって付勢
されており、この弁体４８は弁座５０に当接することに
よりオリフィス４７ａを閉鎖し、弁座５０から離間する
ことによりオリフィス４７ａを開放するようになってい
る。

【００２４】一方、弁本体４０上部には、上蓋５５と、
下蓋５６と、この上蓋５５と下蓋５６とに挟持されたス
テンレス製の薄板よりなるダイヤフラム５７とで構成さ
れた制御機構５４が、パッキン５９を介して止め金具６
０により気密的に固定されている。上蓋５５とダイヤフ
ラム５７とで形成される感熱室６１には、飽和蒸気ガス
が封入され、鋼球６２にて封止されている。ダイヤフラ
ム５７の下方に形成された均圧室５８は、後述する第一
の摺動孔６３の周囲に形成された溝６３ａを介して、第
三の流路４３および第四の流路４４に連通している。

【００２５】感温棒６５の軸部６６は、弁本体４０に形
成した第一および第二の摺動孔６３、６４に摺動自在に
挿入され、軸部６６が第三の流路４３および第四の流路
４４を貫通し、この流路４３、４４を流れる冷媒の温度
を、ディッシュ部６７を介して感熱室６１に伝達する。
感温棒６５と弁体４８との間に配置された作動棒６９
は、弁本体４０に形成した第三の摺動孔６８に摺動自在
に挿入されている。そして、感熱室６１における飽和蒸
気ガスの熱膨張や熱収縮を、ダイヤフラム５７、感温棒
６５、作動棒６９を介して弁体４８に伝達する構成にな
っている。

【００２６】上記の膨張弁４は、２つのジョイント部８
１、８２と２本のジョイント配管８３、８４からなる第
一のジョイント部材８により、蒸発器５の車両幅方向の
左端に組み付けられている。また、２つのジョイント部
９１、９２と２本のジョイント配管９３、９４からなる
第二のジョイント部材９が、膨張弁４に組み付けられて
いる。膨張弁４と蒸発器５は車室内に配置されており、
第二のジョイント部材９の一方のジョイント部９１が、
ダッシュパネル１０の穴１０ａを貫通して、エンジンル
ーム内に突出している。そして、圧縮機１よび凝縮器２
にそれぞれ接続された冷媒配管が、このジョイント部９
１に接続されている。なお、第一および第二のジョイン
ト部材８、９は、冷媒配管の一部をなしている。

【００２７】次に、上記構成における本実施形態の作動
を説明する。冷凍サイクルの圧縮機１にて断熱圧縮され
た高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２にて凝縮され液冷媒
になった後、レシーバー３を介して膨張弁４の第一の流
路４１に流入し、分室４５内に導入される。さらに、こ
の液冷媒はオリフィス４７ａを通過し、この時断熱膨張
されて低温の霧状冷媒となり第二の流路４２に導入され
る。そして、この冷媒は第二の流路４２を経て、蒸発器
５に導入されて気化しガス冷媒となる。さらに、蒸発器
５から排出されたガス冷媒は第三および第四の流路４
３、４４を経て再び圧縮機１に戻る。

【００２８】一方、感温棒６５は、圧縮コイルばね４９
により、ばね座５２、弁体４８および作動棒６９を介し
て常に上方に付勢されている。従って、オリフィス４７
ａの開度を決定する弁座５０に対する弁体４８の位置
は、圧縮コイルばね４９の付勢力および均圧室５８内の
冷媒圧と、感熱室６１内のガス圧とが釣り合った位置に
保たれる。なお、均圧室５８内の冷媒圧力は、蒸発器５
にて蒸発したガス冷媒の圧力である。

【００２９】そして、第三および第四の流路４３、４４
を通過するガス冷媒は、溝６３ａを介して均圧室５８に
入る。これにより、ガス冷媒の熱は感温棒６５の軸部６
６からディッシュ６７へと伝わり、ダイヤフラム５７を
介して感熱室６１内の飽和蒸気ガスに伝熱される。つま
り、蒸発器５の出口側の冷媒温度に応じて感熱室６１内
の圧力が変化する。

【００３０】この感熱室６１内の圧力変化によるダイヤ
フラム５７の上下動が感温棒６５と作動棒６９を介して
弁体４８に伝わり、オリフィス４７ａの開口面積が調整
されて、蒸発器５の出口の冷媒の過熱度が一定となるよ
うに制御される。

【００３１】本実施形態の膨張弁４においては、第一お
よび第四の流路４１、４４の軸方向Ａと、第二および第
三の流路４２、４３の軸方向Ｂを、９０°交差させてい
るため、図２、図３から明らかなように、蒸発器５の車
両幅方向の一端に膨張弁４を組み付けた場合、第二およ
び第三の流路４２、４３の軸方向Ｂが車両幅方向になる
のに対し、第一および第四の流路４１、４４の軸方向Ａ
が車両前後方向となる。従って、車室内の膨張弁４から
エンジンルームに突出する第二のジョイント部材９のジ
ョイント配管９３、９４は、途中で折り曲げる必要がな
く、曲げ加工が不要になった分コストを低減することが
できる。

【００３２】また、曲げ加工が不要であるため、曲げ加
工に伴う配管端部から曲げ部までの長さＬ（図６参照）
が不要であり、その長さＬ分だけ膨張弁４周辺の省スペ
ース化を図ることができる。

【００３３】また、弁本体４０が金属製の場合、第一、
第四の流路４１、４４の加工時と、第二、流路第三の流
路４２、４３の加工時とで、向きを変える必要が有り、
従って、加工工程が増加して弁本体４０の製造コストが
高くなってしまう。これに対し、弁本体４０を樹脂製と
し、弁本体４０の成形時に、第一〜第四の流路４１〜４
４を同時に成形することにより、弁本体４０の製造コス
トを安価にすることができる。

【００３４】なお、本実施形態では、第一のジョイント
部材８が車両左右方向に延び、第二のジョイント部材９
が車両前後方向に延びる例（すなわち、交差角α＝９０
°）を示したが、例えば蒸発器５が車両左右方向に対し
て傾斜して配置される場合には、その傾斜角度に応じて
交差角αが設定される。また、膨張弁４と圧縮機１およ
び凝縮器２との位置関係によっては、第二のジョイント
部材９を車両前後方向に対して傾斜させてもよく、その
場合にもその傾斜角度に応じて交差角αが設定される。

【００３５】（第２実施形態）図４は第２実施形態を示
すもので、第１実施形態では膨張弁４をジョイント部材
８により蒸発器５に組み付けたのに対し、第２実施形態
では膨張弁４を蒸発器５に直接組み付けている。これに
より、ジョイント部材８が不要になると共に、ジョイン
ト部材８の分だけ膨張弁４周辺の省スペース化を図るこ
とができる。

【００３６】（他の実施形態）なお、上記実施形態で
は、弁本体４０は樹脂製であったが、弁本体４０は金属
製（例えばアルミニウム）であってもよい。

【００３７】また、交差角αは、蒸発器５に対する膨張
弁４の取付位置や、膨張弁４と圧縮機１および凝縮器２
との位置関係等によって決められるものであるが、おお
よそα＝６０°〜１７０°で車種によるばらつきをカバ
ーすることができ、α＝８０°〜１２０°にすることに
より、膨張弁４周辺の省スペース化に特に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の温度式膨張弁を含む冷
凍サイクル図である。

【図２】図１の温度式膨張弁の取付状態を示す斜視図で
ある。

【図３】図１の温度式膨張弁の取付状態を示す平面図で
ある。

【図４】本発明の第２実施形態の温度式膨張弁の取付状
態を示す斜視図である。

【図５】従来の温度式膨張弁を含む冷凍サイクル図であ
る。

【図６】従来の温度式膨張弁の取付状態を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】 １…圧縮機、４…温度式膨張弁、５…蒸発器、４１…第
一の流路、４２…第二の流路、４３…第三の流路、４４
…第四の流路、４７ａ…オリフィス、４８…弁体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 康司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 岡田 悟 岐阜県大垣市久徳町100番地 太平洋工業 株式会社内 (72)発明者 春日井 清隆 岐阜県大垣市久徳町100番地 太平洋工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 3H057 AA04 BB38 CC06 DD05 EE03 FB05 FD19 HH16 HH18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧側の液冷媒を導入するための第一の
   流路（４１）と、 この第一の流路（４１）から導入された液冷媒を減圧膨
   張させるオリフィス（４７ａ）と、 このオリフィス（４７ａ）に対向配置された弁体（４
   ８）と、 前記オリフィス（４７ａ）にて減圧膨張させた２相冷媒
   を蒸発器（５）に送り出すための第二の流路（４２）
   と、 前記蒸発器（５）からのガス冷媒を導入するための第三
   の流路（４３）と、 前記ガス冷媒を圧縮機（１）に送り出すための第四の流
   路（４４）とを備え、 前記ガス冷媒の過熱度を感知して前記弁体（４８）を変
   位させて、前記オリフィス（４７ａ）の開口面積を調整
   する温度式膨張弁（４）において、 前記第一および第四の流路（４１、４４）の軸方向
   （Ａ）と、前記第二および第三の流路（４２、４３）の
   軸方向（Ｂ）を、交差させたことを特徴とする温度式膨
   張弁。
2. 【請求項２】 前記第一および第四の流路（４１、４
   ４）の軸方向（Ａ）と前記第二および第三の流路の軸方
   向（Ｂ）の交差角（α）を、６０°〜１７０°に設定し
   たことを特徴とする請求項１に記載の温度式膨張弁。
3. 【請求項３】 前記第一および第四の流路（４１、４
   ４）の軸方向（Ａ）と前記第二および第三の流路の軸方
   向（Ｂ）の交差角（α）を、８０°〜１２０°に設定し
   たことを特徴とする請求項１に記載の温度式膨張弁。
4. 【請求項４】 前記第一〜第四の流路（４１〜４４）が
   形成された弁本体（４０）を樹脂成形したことを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の温度式膨
   張弁。