JP2002333240A - 膨張弁ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 さらにコスト低減を可能とする膨張弁ユニッ
トを提供することを目的とする。 【解決手段】 弁体５とダイヤフラム１２の変位を弁体
５に伝えるシャフト６およびホルダ８とを固着して一体
に動くようにし、弁体５を弁閉方向に付勢する圧縮コイ
ルスプリング９をホルダ８とボディ１内の段差部との間
に配置した。弁体５が開き始めるセット値の調整は、圧
縮コイルスプリング９にかける荷重を調整することによ
って行うが、その調整は、感温室の下部ハウジング１１
をボディ１の上部に圧入するときの圧入量で行うように
している。この結果、スプリング荷重を調整するアジャ
ストねじが不要になり、部品点数を削減することができ
る。また、弁体５の下流側の低圧冷媒通路３には、膨張
した冷媒の流れを阻害する障害物がなくなるため、冷媒
の流動音を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膨張弁ユニットに関
し、特に冷凍サイクル中のエバポレータからコンプレッ
サに送り出される冷媒の温度に応じてエバポレータに入
る冷媒の量を制御するようにした膨張装置に組み込まれ
る膨張弁ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエアコンシステムでは、コンプ
レッサによって圧縮された高温高圧のガス冷媒をラジエ
ータで凝縮し、高圧の液冷媒を膨張弁で断熱膨張させる
ことで低温低圧の冷媒にし、それをエバポレータにて蒸
発させてコンプレッサに戻すような冷凍サイクルが形成
されている。低温の冷媒が供給されるエバポレータは、
車室内の空気と熱交換し、冷房が行われる。

【０００３】膨張弁は、エバポレータ出口側の低圧冷媒
通路内の冷媒の温度変化を感知して内部が昇降圧する感
温室と、その感温室の昇降圧により駆動されてエバポレ
ータ入口側に供給される冷媒の流量を制御する弁機構と
から構成されている。この弁機構は、弁ケースに収納さ
れていて、この弁ケースに設けられた冷媒の入口には高
圧冷媒配管が、冷媒の出口にはエバポレータへの低圧冷
媒配管がそれぞれナットのような締め付け具によって接
続されるようになっている。感温室には、感温筒が接続
されており、その感温筒の先端がエバポレータ出口側の
冷媒配管に密着固定されていて、エバポレータ出口の冷
媒の温度を感知している。

【０００４】なお、本来の膨張弁は、エバポレータ出口
の冷媒に対して、その温度だけではなく冷媒の圧力をも
検出し、その圧力の変動に応じても弁機構を制御するよ
うになっている。このような膨張弁に対し、そのコスト
を下げることが要望されている。これを受けて、上記の
ように、エバポレータ出口の冷媒に対して温度だけを感
知するような膨張弁が開発されており、エバポレータ出
口側の冷媒配管とコンプレッサへの冷媒配管との接続部
分をなくすことで、低コスト化を図っている。これは、
膨張弁から出た冷媒がエバポレータを通って出て行くと
きに、そのエバポレータ内での圧力損失がほぼ一定であ
ることから、膨張弁出口の圧力からその圧力損失分を差
し引いた圧力をエバポレータ出口の冷媒の圧力とみなす
ことができることに基づいている。

【０００５】このようなエバポレータ出口側の冷媒配管
の接続を省略したタイプの感温式の膨張弁においても、
さらに組み立てコストおよび部品コストを低減すること
が望まれている。これに対して、本願出願人は、特願２
０００−３５３６７２号にて組み立てコストおよび部品
コストを低減した膨張弁を提案している。以下、この膨
張弁の構成例について説明する。

【０００６】図７は従来の膨張弁の構成例を示す縦断面
図である。この膨張弁は、エバポレータの冷媒入口に接
続される低圧冷媒配管１０１の先端を拡開加工し、その
側部にレシーバに接続される高圧冷媒配管１０２をアル
ミニウム溶接して一体に形成して構成される弁ケース１
０３と、その弁ケース１０３の開口端から挿入される膨
張弁ユニット１０４と、この膨張弁ユニット１０４が弁
ケース１０３から抜け出ないよう両者を固定するクリッ
プ１０５とで構成している。これにより、膨張弁ユニッ
ト１０４は、高圧冷媒配管１０２および低圧冷媒配管１
０１をナットのような締め付け具による接続を不要と
し、接続部を持たない最小機能の構成であることから、
部品コストが低減でき、さらに高圧冷媒配管１０２およ
び低圧冷媒配管１０１と一体にされた弁ケース１０３に
膨張弁ユニット１０４を装着するだけで組み立てができ
ることから組み立てコストを低減できるようにしてい
る。

【０００７】ここで、この膨張弁ユニット１０４は、感
温室１０６と、その感温室１０６内の昇降圧によって駆
動されて高圧の冷媒通路を開閉する弁機構とにより一体
に構成されている。

【０００８】感温室１０６は、内部がダイヤフラム１０
７によって仕切られていて冷媒ガスが封入されており、
頂部には、エバポレータ出口の冷媒配管の温度を感知す
る感温筒１０８が連通状態で接続されている。

【０００９】感温室１０６の下端部は、弁機構のボディ
１１０の上部に螺着されている。このボディ１１０は、
側部に高圧冷媒通路１１１、下方先端部に低圧冷媒通路
１１２を有している。ボディ１１０の軸線位置には、高
圧冷媒通路１１１と低圧冷媒通路１１２との間を連通す
る弁孔が設けられており、その低圧冷媒通路１１２側の
開口端が弁座１１３になっている。その弁座１１３に対
向して球状の弁体１１４が配置され、その弁体１１４
は、ホルダ１１６を介して平行スプリング１１５により
弁座１１３に向けて付勢されている。平行スプリング１
１５の基端部は、上面が凹設されたアジャストねじ１１
７によって受けられている。このアジャストねじ１１７
は、低圧冷媒通路１１２の内壁面に螺着されており、弁
体１１４が開き始めるセット値の調整を兼ねている。こ
の調整は、アジャストねじ１１７を回転させて軸線方向
の位置を変え、弁体１１４に対する付勢力を変えること
で行っており、つまり、アジャストねじ１１７の締め込
み量を調整することで行っている。

【００１０】ボディ１１０の軸線位置には、軸線方向に
進退自在にシャフト１１８が挿通され、その一端は、弁
体１１４に当接または溶接され、他端は、ディスクを介
してダイヤフラム１０７の下面に当接されている。この
シャフト１１８は、また、ホルダ１１９によってボディ
１１０の軸線位置に位置決めされている。

【００１１】また、ボディ１１０には、感温室１０６の
ダイヤフラム１０７の下側の空間を低圧冷媒通路１１２
と均圧にする連通路１２０が設けられている。ダイヤフ
ラム１０７の下側の空間はシャフト１１８に設けられた
Ｏリング１２１によって高圧冷媒通路１１１からシール
されている。ボディ１１０の外周には、高圧冷媒通路１
１１を挟んでその上下位置にＯリング１２２，１２３が
装着され、この膨張弁ユニット１０４を弁ケース１０３
に装着したときに高圧冷媒通路１１１と感温室１０６お
よび低圧冷媒通路１１２との間をシールするのに用いら
れている。そして、感温室１０６の下端部外周には、ダ
イヤフラム１０７の下面の空間がボディ１１０に螺着す
るためのねじ部を介して大気と連通するのをシールする
Ｏリング１２４とこのＯリング１２４の移動を規制する
バックアップリング１２５とが装着されている。

【００１２】以上の構成の膨張弁ユニット１０４におい
て、レシーバからの冷媒が高圧冷媒配管１０２に供給さ
れると、その冷媒は、高圧冷媒通路１１１に入り、弁座
１１３と弁体１１４とによって形成される隙間を通過す
ることによって断熱膨張され、低圧冷媒通路１１２から
低圧冷媒配管１０１を介してエバポレータに送られる。
エバポレータから出力された冷媒は、コンプレッサに送
られるが、そのときの冷媒のエバポレータ出口温度が感
温筒１０８にて感知される。

【００１３】その温度に応じて、感温室１０６内に封入
された冷媒ガスの圧力が変化して感温室１０６内の圧力
が昇降する。一方、低圧冷媒通路１１２内の冷媒が連通
路１２０を通って感温室１０６の裏側に入って、ダイヤ
フラム１０７の裏面側が低圧冷媒通路１１２内の冷媒圧
を受けている。その冷媒圧と感温室１０６内の圧力と平
行スプリング１１５の付勢力とが釣り合う位置にダイヤ
フラム１０７、シャフト１１８および弁体１１４が静止
し、高圧冷媒配管１０２からエバポレータに送り込まれ
る冷媒の量が決められる。ここで、エバポレータから出
た冷媒の出口温度が高くなると、感温室１０６内の圧力
が上昇し、ダイヤフラム１０７の面が下方に変位し、そ
の変位はシャフト１１８を介して弁体１１４を押し下
げ、弁開度を大きくして冷媒の流量を増加させ、エバポ
レータから出る冷媒の出口温度を下げるよう制御する。
エバポレータから出た冷媒の出口温度が低い場合は、そ
の逆の動作をして、エバポレータから出る冷媒の出口温
度を上げるよう制御する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
成の膨張弁ユニットでは、弁体が開き始めるセット値の
調節をアジャストねじの締め込み量で行っているため、
セット値の調節にアジャストねじが不可欠であり、これ
以上部品点数を削減してコストを下げることが難しいと
いう問題点があった。

【００１５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、さらにコスト低減を可能とする膨張弁ユニッ
トを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、エバポレータ出口の冷媒温度を感知して
内部が昇降圧する感温室と、ボディの側部に形成された
高圧冷媒通路と、前記感温室と反対側の前記ボディの先
端部に形成された低圧冷媒通路と、前記高圧冷媒通路と
前記低圧冷媒通路との間を連通する弁孔の前記低圧冷媒
通路側の端面に位置する弁座と、前記弁座に対して接離
自在な弁体と、前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリン
グと、前記感温室の昇降圧による変位を前記弁体に伝達
するシャフトとを備えた膨張弁ユニットにおいて、前記
弁体を前記シャフトと一体に動くように構成し、前記ス
プリングを前記ダイヤフラム側の前記シャフトの端部に
固定されたホルダと前記ボディ内の段差部との間に配置
し、前記スプリングの荷重の調整を前記ボディの上端部
への前記感温室の下部ハウジングの圧入量で行うように
したことを特徴とする膨張弁ユニットが提供される。

【００１７】このような膨張弁ユニットによれば、スプ
リングを低圧冷媒通路と反対側の感温室側に配置して弁
体と一体に動くシャフトを弁閉方向に付勢する構成に
し、スプリングの荷重を感温室の下部ハウジングがボデ
ィの上部に圧入されるときの圧入量で調整して、弁体が
開き始めるセット値の調整を行うようにしている。これ
により、セット値を調整するために設けられていたアジ
ャストねじが不要になり、部品点数が削減されてコスト
を低減することができる。また、低圧冷媒通路には、ス
プリングがないため、膨張した冷媒の流れを阻害する障
害物がなくなり、冷媒の流動音を低減することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態に係る膨張弁ユニットの構成例を示す縦断面図で
ある。

【００１９】この膨張弁ユニットは、ボディ１の長手方
向のほぼ中央部に側方から中心に向かって穿設された高
圧冷媒通路２を有し、下方端部には、軸線方向に穿設さ
れた低圧冷媒通路３を有している。ボディ１の軸線位置
には、高圧冷媒通路２と低圧冷媒通路３との間を連通さ
せる孔があいており、その低圧冷媒通路３側の端部が弁
座４になっている。その弁座４に対向して球状の弁体５
が配置されている。この弁体５は、ボディ１の軸線位置
に配置されたシャフト６の下端にスポット溶接されてい
る。シャフト６は、ホルダ７によって軸線方向に進退自
在に保持され、上端にはホルダ８が固着されている。ホ
ルダ７とボディ１内の段差部およびホルダ８との間に
は、圧縮コイルスプリング９が配置されており、一体と
なっている弁体５、シャフト６およびホルダ８を図の上
方向、すなわち、弁体５を弁座４の方向に向けて弁閉す
る方向に付勢している。

【００２０】ボディ１の上部には、感温室が設けられて
いる。この感温室は、金属製の上部ハウジング１０およ
び下部ハウジング１１と、可撓性のある金属薄板製のダ
イヤフラム１２とから構成され、上部ハウジング１０の
中央部には、エバポレータの出口配管を流れる冷媒の温
度変化を感知するキャピラリチューブからなる感温筒１
３が溶着されている。上部ハウジング１０とダイヤフラ
ム１２とによって形成された空間内には、感温筒１３の
先端より冷凍サイクルの作動流体である冷媒と同じかま
たは性質の似たガスが飽和蒸気状態で封入されている。

【００２１】感温室の下部ハウジング１１は、ボディ１
の上部に圧入されており、これにより、ダイヤフラム１
２の下面にホルダ８の上面が当接され、ダイヤフラム１
２の変位をシャフト６を介して弁体５に伝えるようにし
ている。ここで、弁体５が開き始めるセット値の調整
は、圧縮コイルスプリング９にかける荷重を調整するこ
とによって行うが、本発明による膨張弁ユニットでは、
感温室の下部ハウジング１１をボディ１の上部に圧入す
るときの圧入量で調整するようにしている。

【００２２】また、ボディ１には、感温室のダイヤフラ
ム１２の下側の空間を低圧冷媒通路３と均圧にするため
の連通路１４が設けられている。ダイヤフラム１２の下
側の空間はホルダ７の下側のシャフト６に設けられたＯ
リング１５によって高圧冷媒通路２からシールされてい
る。ボディ１の外周には、高圧冷媒通路２を挟んでその
上下位置にＯリング１６，１７が装着され、下部ハウジ
ング１１の下端部にはＯリング１８が装着されて、この
膨張弁ユニットを弁ケースに装着したときに高圧冷媒通
路２と感温室および低圧冷媒通路３との間、弁ケースと
外気との間をシールするようにしている。

【００２３】以上の構成の膨張弁ユニットにおいて、レ
シーバからの冷媒が高圧冷媒配管を介して高圧冷媒通路
２に供給されると、その冷媒は、弁座４と弁体５とによ
って形成される隙間を通過することによって断熱膨張さ
れ、低圧冷媒通路３から低圧冷媒配管を介してエバポレ
ータに送られる。エバポレータから出力された冷媒は、
コンプレッサに送られるが、そのときの冷媒の出口温度
が感温筒１３にて感知される。

【００２４】その温度に応じて、感温室内に封入された
ガスの圧力が変化して感温室内の圧力が昇降する。一
方、低圧冷媒通路３が連通路１４を通って感温室の裏側
に連通しているため、ダイヤフラム１２の裏面側が低圧
冷媒通路３内の冷媒圧を受けている。その冷媒圧と感温
室内の圧力と圧縮コイルスプリング９の付勢力とが釣り
合う位置にダイヤフラム１２、シャフト６および弁体５
が静止し、高圧冷媒配管からエバポレータに送り込まれ
る冷媒の量が決められる。ここで、エバポレータから出
た冷媒の出口温度が高くなると、感温室内の圧力が上昇
し、ダイヤフラム１２の面が下方に変位し、その変位は
シャフト６を介して弁体５を押し下げ、弁開度を大きく
して冷媒の流量を増加させ、エバポレータから出る冷媒
の出口温度を下げるように制御する。エバポレータから
出た冷媒の出口温度が低い場合は、その逆の動作をし
て、エバポレータから出る冷媒の出口温度を上げるよう
に制御する。

【００２５】次に、以上の構成を有する膨張弁ユニット
を組み立てて膨張装置を構成する例を説明する。図２は
膨張弁ユニット装着用の弁ケースを示す縦断面図であ
る。

【００２６】膨張弁ユニットを装着する弁ケース２０
は、エバポレータに接続される低圧冷媒配管２１の先端
部を膨張弁ユニットのボディ１の外形に合わせて拡開形
成されており、側部にはレシーバに接続される高圧冷媒
配管２２の先端部が溶着されている。弁ケース２０の開
口部の周囲には、装着された膨張弁ユニットを後述する
クリップによってこの弁ケース２０に固定するためのフ
ランジ２３が形成されている。

【００２７】この弁ケース２０は、アルミニウム製であ
り、積層型のエバポレータを高温室に入れてアルミニウ
ム溶接加工をする際に、高圧冷媒配管２２も同じ高温室
内において同時にアルミニウム溶接することで、高圧冷
媒配管２２および低圧冷媒配管２１と一体に形成され
る。

【００２８】図３はクリップを示す図であって、（Ａ）
はクリップの平面図、（Ｂ）はそのａ−ａ矢視断面図、
図４はクリップを装着した状態を示す膨張弁の側面図、
図５はクリップを装着した状態を示す膨張弁の縦断面図
である。

【００２９】クリップ３０は、ばね性を有する硬質材
料、たとえばステンレスによって略Ｕ字状に形成され、
両側のアーム部３１，３２の中央には、細長い開口部３
３が穿設されている。このクリップ３０は、膨張弁ユニ
ットを弁ケース２０に装着した後、膨張弁ユニットのボ
ディ１の上部に圧入された下部ハウジング１１の辺縁部
と弁ケース２０のフランジ２３とにアーム部３１，３２
の先端を押し当て、横から押し進めることにより、下部
ハウジング１１の辺縁部およびフランジ２３の辺縁部が
細長い開口部３３に同時に嵌まり込み、図４および図５
に示したように、膨張弁ユニットの弁ケース２０に対す
る軸線方向の移動が規制され、膨張装置として構成する
ことができる。

【００３０】図６は本発明の第２の実施の形態に係る膨
張弁ユニットの構成例を示す縦断面図である。この図６
において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の要
素については同じ符号を付して、それらの詳細な説明は
省略する。

【００３１】この第２の実施の形態によれば、弁体をボ
ール弁からテーパ弁に変更し、さらに弁体をダイヤフラ
ム１２の変位を弁体に伝達するシャフトと一体にしてさ
らに部品点数の低減を図っている。すなわち、ボディ１
の軸線位置において、軸線方向に進退自在にシャフト６
ａが挿通されている。シャフト６ａの上端は、ダイヤフ
ラム１２の下面に当接されたホルダ８ａに螺着されてい
る。シャフト６ａの下端は、テーパ弁の弁体５ａが一体
に形成されている。また、シャフト６ａの途中には溝が
周設されていて、そこにＯリング１５が装着されてい
る。このＯリング１５は、低圧冷媒通路３と連通された
ダイヤフラム１２の下側の低圧空間と高圧冷媒通路２と
の間をシールしている。

【００３２】このような構成の膨張弁ユニットにおいて
も、第１の実施の形態の膨張弁ユニットと膨張弁動作は
同じである。なお、上記の実施の形態では、レシーバお
よびエバポレータへの配管と一体にした弁ケースに装入
して使用するタイプの膨張弁ユニットに適用した場合を
示したが、膨張弁ユニットと弁ケースとを一体にした従
来からある膨張装置にも同様に適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スプ
リング荷重の調整を従来のアジャストねじの締め込み量
から感温室の下部ハウジングのボディへの圧入量にする
構成にした。これにより、アジャストねじを不要とする
ことで、部品コストを低減することができる。

【００３４】また、弁体の下流側の低圧冷媒通には、従
来の膨張弁ユニットにおいて存在していた圧縮コイルス
プリング、ホルダおよびアジャストねじを含む障害物が
存在しないため、冷媒の流れがスムーズになり、障害物
の存在によって発生していた冷媒の流動音を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁ユニッ
トの構成例を示す縦断面図である。

【図２】膨張弁ユニット装着用の弁ケースを示す縦断面
図である。

【図３】クリップを示す図であって、（Ａ）はクリップ
の平面図、（Ｂ）はそのａ−ａ矢視断面図である。

【図４】クリップを装着した状態を示す膨張弁の側面図
である。

【図５】クリップを装着した状態を示す膨張弁の縦断面
図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る膨張弁ユニッ
トの構成例を示す縦断面図である。

【図７】従来の膨張弁の構成例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ボディ ２ 高圧冷媒通路 ３ 低圧冷媒通路 ４ 弁座 ５，５ａ 弁体 ６，６ａ シャフト ７，８，８ａ ホルダ ９ 圧縮コイルスプリング １０ 上部ハウジング １１ 下部ハウジング １２ ダイヤフラム １３ 感温筒 １４ 連通路 １５，１６，１７，１８ Ｏリング ２０ 弁ケース ２１ 低圧冷媒配管 ２２ 高圧冷媒配管 ２３ フランジ ３０ クリップ ３１，３２ アーム部 ３３ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 邦春 東京都八王子市椚田町1211番地４ 株式会 社テージーケー内 (72)発明者 金子 毅 東京都八王子市椚田町1211番地４ 株式会 社テージーケー内 Ｆターム(参考） 3H057 AA04 BB32 BB38 CC06 DD01 EE03 HH18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エバポレータ出口の冷媒温度を感知して
   内部が昇降圧する感温室と、ボディの側部に形成された
   高圧冷媒通路と、前記感温室と反対側の前記ボディの先
   端部に形成された低圧冷媒通路と、前記高圧冷媒通路と
   前記低圧冷媒通路との間を連通する弁孔の前記低圧冷媒
   通路側の端面に位置する弁座と、前記弁座に対して接離
   自在な弁体と、前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリン
   グと、前記感温室の昇降圧による変位を前記弁体に伝達
   するシャフトとを備えた膨張弁ユニットにおいて、 前記弁体を前記シャフトと一体に動くように構成し、 前記スプリングを前記ダイヤフラム側の前記シャフトの
   端部に固定されたホルダと前記ボディ内の段差部との間
   に配置し、 前記スプリングの荷重の調整を前記ボディの上端部への
   前記感温室の下部ハウジングの圧入量で行うようにした
   ことを特徴とする膨張弁ユニット。
2. 【請求項２】 前記弁体は、ボール形状を有し、前記低
   圧冷媒通路側の前記シャフトの端部に固着されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の膨張弁ユニット。
3. 【請求項３】 前記弁体は、テーパ形状を有し、前記シ
   ャフトと一体に形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の膨張弁ユニット。