JP2004150743A - 膨張弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】膨張弁の樹脂製ボディのウェルド強度を高める。
【解決手段】冷凍サイクルにおいて蒸発器から低圧通路４を流れる冷媒の温度を感知する感温部と、感温部での感知結果に応じて高圧通路５における弁開度を調節し高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器へ流す冷媒の量を制御する弁体２が樹脂製のボディ３に内蔵されている弁部と、を有する膨張弁１のボディ３を、ＰＰＡ樹脂を用いて形成する。ＴＤ，ＭＤ方向の応力に高い強度を示すなどの機械的性質に優れたＰＰＡ樹脂を用いることにより、ボディ３のウェルド強度が高められる。さらに、ＰＰＡ樹脂は、腐食性ガスの発生量が少ないため、ウェルド部分でのボイドやバリの発生が抑制される。また、ＰＰＡ樹脂を用いることにより、フロンや冷凍機油の存在下でも高い強度のボディ３を形成でき、膨張弁１の信頼性が向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】冷凍サイクルにおいて蒸発器から低圧通路４を流れる冷媒の温度を感知する感温部と、感温部での感知結果に応じて高圧通路５における弁開度を調節し高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器へ流す冷媒の量を制御する弁体２が樹脂製のボディ３に内蔵されている弁部と、を有する膨張弁１のボディ３を、ＰＰＡ樹脂を用いて形成する。ＴＤ，ＭＤ方向の応力に高い強度を示すなどの機械的性質に優れたＰＰＡ樹脂を用いることにより、ボディ３のウェルド強度が高められる。さらに、ＰＰＡ樹脂は、腐食性ガスの発生量が少ないため、ウェルド部分でのボイドやバリの発生が抑制される。また、ＰＰＡ樹脂を用いることにより、フロンや冷凍機油の存在下でも高い強度のボディ３を形成でき、膨張弁１の信頼性が向上する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨張弁に関し、特に自動車の空調システムなどの冷凍サイクルに利用され、そのボディが樹脂を用いて形成されている膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の空調システムなどの冷凍サイクルには、冷媒を断熱膨張させるための膨張弁が組み込まれている。例えば、自動車空調システムにおける冷房用の冷凍サイクルの場合、膨張弁は、圧縮器で圧縮されたガス冷媒が凝縮器での外気との熱交換によって凝縮された液冷媒を、断熱膨張して低温低圧の冷媒とする。膨張弁で断熱膨張された冷媒は、その後蒸発器に供給されて車室内の空気と熱交換されるとともに、蒸発器で蒸発したガス冷媒は、圧縮器に戻される。
【０００３】
従来、このような膨張弁のボディには、耐冷媒／冷凍機油性、耐破壊圧強度、耐クリープ性、耐熱性が良く、また、アルミニウムなどの金属材料に比べて軽量で加工コストも安くなるなどの点から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＰＰＳ樹脂には、その耐圧を向上させるため、多くの場合その組成に針状のガラス繊維を含んでいる。このようなガラス繊維を含んだＰＰＳ樹脂が金型を用いて射出成形され、膨張弁のボディが形成される。しかし、樹脂成形時には、ＰＰＳ樹脂から金型を腐食する性質を有するガス（以下「腐食性ガス」という）が発生する。この腐食性ガスは、金型内を異方向から流れてくる溶融したＰＰＳ樹脂どうしがぶつかって接合するウェルド部分に溜まってしまうと、そこにボイドが発生してボディ強度の低下を招くようになる。そのため、通常は、金型のウェルド部分となる位置にあらかじめガスベント孔を形成しておき、そこから樹脂成形時に発生する腐食性ガスが抜けるようにし、それによりボイドの発生を抑制して膨張弁のボディ強度を保つようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８９１５４号公報（段落番号［００２７］，［００４６］、図１，図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＰＳ樹脂を用いた膨張弁のボディの形成には、以下に示すような問題点がある。
【０００７】
まず、耐圧向上を目的として添加されるガラス繊維は、樹脂成形時のゲートの位置や形状、金型内でのＰＰＳ樹脂の流れ方によってその長軸方向の並びがほぼ決まるようになる。通常は、ＰＰＳ樹脂の流れ方向にガラス繊維の長軸が大体並ぶようになる。ＰＰＳ樹脂の流れ方向をＭＤ、それに対して直角方向をＴＤとしたとき、樹脂成型体は、ＭＤ方向の引張りに対する強度がＴＤ方向の引張りに対する強度に比べて強くなる。ウェルド部分では、互いにＭＤ方向にガラス繊維が並んだ状態で流れてくるＰＰＳ樹脂がぶつかることで、このＭＤ方向に対するＴＤ方向にガラス繊維が並ぶような流れが生じるようになる。
【０００８】
膨張弁のボディを形成する場合には、内圧に対する応力が発生する方向がＭＤ方向となるようにＰＰＳ樹脂の流れを考慮した金型の設計が行われ、ＰＰＳ樹脂の射出成形が行われる。しかし、樹脂成形時にできるウェルド部分は、ＰＰＳ樹脂の流れが変わることにより、内圧に対して応力が発生する方向がウェルド部分におけるＴＤ方向となってしまう。そのため、ウェルド部分の強度は弱まり、ウェルド部分ではガラス繊維を添加することによる引張り強度の向上を十分に活かすことができていない。ウェルド部分の強度（以下「ウェルド強度」という）は、ＰＰＳ樹脂のベースポリマーであるＰＰＳが純粋に有している強度そのものに大きく依存してくる。
【０００９】
また、ＰＰＳ樹脂から発生する腐食性ガスの影響を回避するために金型に形成するガスベント孔は、そのサイズを大きくすればウェルド部分における腐食性ガスの抜けが良くなり、その結果、ウェルド部分でのボイドの発生をより抑えることができるようになるとともに、金型の腐食を抑えてその寿命をのばすこともできるようになる。しかし、ＰＰＳ樹脂は溶融時の流動性が比較的良く、ガスベント孔を大きくしすぎるとＰＰＳ樹脂がガスベント孔に入り込んでバリが発生し易くなる。そのため、ウェルド部分が膨張弁のシール部分とならないような金型設計をする必要が生じる。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そのボディが樹脂を用いて形成されており、樹脂成形時のボイドやバリの発生が抑えられたウェルド強度の高いボディを有する膨張弁を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、冷凍システム内を循環する冷媒の温度を感知する感温部と、前記感温部にて感知された温度の変化に応じて弁開度を調節し高圧冷媒を断熱膨張させる量を制御する弁体がボディに内蔵された弁部と、を有する膨張弁において、前記ボディがポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂を用いて形成されていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１２】
このような膨張弁によれば、ＴＤ，ＭＤ方向にかかる応力に高い強度を示すなど主に機械的性質に優れたＰＰＡ樹脂をそのボディに用いることにより、ボディのウェルド強度を向上させることが可能になる。さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて腐食性ガスの発生量が少なく、また、一般に樹脂成形時の流動性がＰＰＳ樹脂に比べて低いため、ボイドやバリの発生が抑えられ、ボディのウェルド強度を高めることができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、自動車空調システムの冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁を例に、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は膨張弁の縦断側面図の一例である。図１に示す膨張弁１は、冷凍サイクル内を循環する冷媒の温度を感知する感温部と、その温度の変化に応じて弁開度が決定されるようにした弁体２が樹脂製のボディ３に内蔵されている弁部と、を有している。この膨張弁１のボディ３には、蒸発器からの冷媒を通す低圧通路４と、液冷媒を断熱膨張させて蒸発器へ流す高圧通路５とが設けられている。
【００１５】
この膨張弁１において、感温部のアッパーハウジング６とロアハウジング７の間にはダイアフラム８が設けられており、このダイアフラム８とアッパーハウジング６からなる空間内には、例えば冷凍サイクル内を循環する冷媒などのガスが充填され、鋼球６ａのスポット溶接などにより密閉されている。ダイアフラム８の下面にはディスク９が配置されており、このディスク９がロアハウジング７に当接することによってダイアフラム８のストロークが規制されるようになっている。ディスク９の下方には、ロアハウジング７に嵌挿されたガイド１０内にあって、ダイアフラム８の変位を弁体２へ伝えるシャフト１１が配置されている。ガイド１０には、均圧穴１２があけられており、ダイアフラム８の下側の空間を低圧通路４に開放している。弁体２は、ホルダ１３を介してスプリング１４により弁座１５に着座して閉弁となる方向に付勢されている。アジャストスクリュー１６は、そのスプリング１４の付勢力を調節することができるよう配置されている。ボディ３は、感温部のアッパーハウジング６およびロアハウジング７の端部と金具１７で挟まれ固定されている。また、膨張弁１内には、低圧通路４と高圧通路５の間あるいは膨張弁１と外部との間での冷媒漏れを防止する目的でシール部材が設けられている。
【００１６】
このような構成の膨張弁１が組み込まれた冷凍サイクルにおいては、圧縮器で圧縮された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器で外気との熱交換により凝縮され、その凝縮された液冷媒が膨張弁１に入る。膨張弁１に入った液冷媒は、高圧通路５を通って弁体２の方へと導入され、弁体２と弁座１５の間にできている隙間をシャフト１１の側へ通過する際に断熱膨張され、低温低圧の冷媒となる。この冷媒は、蒸発器に供給されて車室内の空気と熱交換され、これにより蒸発したガス冷媒が、低圧通路４を通って再び圧縮器へと戻される。その際、低圧通路４を通過するガス冷媒の一部は、均圧穴１２を通ってダイアフラム８の下側の空間にも導入される。
【００１７】
ここで、ダイアフラム８下側の空間に導入されたガス冷媒と、外気に曝されているアッパーハウジング６とダイアフラム８の空間内の充填ガスとの間に温度差がある場合、その温度差に応じてその充填ガスの圧力は変化する。この圧力変化は、ダイアフラム８、ディスク９およびシャフト１１を介して弁体２に伝達される。例えば、低圧通路４を流れるガス冷媒の温度が充填ガスの温度よりも低い場合には、充填ガスの温度が低下して圧力が低下し、ダイアフラム８が上方に変位する。その結果、弁体２はスプリング１４によって閉弁する方向に付勢され、高圧通路５を通過する冷媒の量が減少、あるいは弁体２が弁座１５に着座して冷媒の流れが遮断される。また、低圧通路４を流れるガス冷媒の温度が充填ガスの温度よりも高い場合には、充填ガスの温度が上昇して圧力が上昇し、ダイアフラム８が下方に変位する。その結果、弁体２はスプリング１４の付勢力に抗して開弁する方向に変位し、高圧通路５を通過する冷媒の量が増加するようになる。このように、膨張弁１では、感温部による温度の感知結果に応じて弁体２が作動し、高圧通路５を流れる冷媒量が調節されるようになっている。
【００１８】
このような膨張弁１において、そのボディ３は、ＰＰＡ樹脂の射出成形による樹脂成形で構成されている。ここでは、ボディ３は、ＰＰＡをベースポリマーとし更に樹脂成形体の耐圧向上を目的としてガラス繊維を含有させたＰＰＡ樹脂を用いて形成されている。なお、このようなＰＰＡ樹脂として、ここではソルベイアドバンストポリマーズ株式会社製ＡＭＯＤＥＬ（登録商標）の各グレードから選択されるＰＰＡ樹脂を用いている。
【００１９】
ＰＰＡ樹脂と従来のＰＰＳ樹脂との物性を比較した場合、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて、引張り強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６３８，以下同じ）、引張り伸び率（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６３８，以下同じ）、曲げ強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ７９０，以下同じ）、曲げ弾性率（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ７９０，以下同じ）およびノッチ付きアイゾット衝撃強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ２５６，以下同じ）について一般に高い値を示し、膨張弁のボディの材料として良好な機械的性質を有している。さらに、ＰＰＡ樹脂の熱変形温度（１８．６ｋｇ／ｃｍ２）（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６４８）も、従来のＰＰＳ樹脂の熱変形温度に比べて一般に高くなる。
【００２０】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べ、樹脂成形時に発生する腐食性ガスの量が少ないという性質を有している。そのため、ボディをＰＰＡ樹脂で形成することにより、金型を用いて樹脂成形する際にできるウェルド部分にボイドが発生するのを抑制することができるとともに、金型の腐食を抑制することが可能になる。また、一般に、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べると樹脂成形時の流動性が低く、そのため、ＰＰＡ樹脂が金型のガスベント孔に入り込みにくく、バリの発生を抑制することが可能になる。
【００２１】
また、ＰＰＡ樹脂は、その分子構造上分子鎖間に水が入り込むことでその強度が低下することがあるが、乾燥により強度を回復するという性質も有している。表１にＰＰＡ樹脂とＰＰＳ樹脂の主な特性を比較した結果を例示する。この表１には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１９３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用い、また、ＰＰＳ樹脂としてガラス繊維含有量４０％のものを用いて、それぞれの樹脂についての耐疲労特性、耐候性およびウェルド強度を比較した結果を示している。ただし、表１に示したウェルド強度は、既に報告されている値を一例として載せたものである。
【００２２】
【表１】
【００２３】
表１に示した耐疲労特性は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂について温度２５℃で湿度５０％の環境下で１０００万回の曲げ試験を行った後に測定したそれぞれの曲げ強度によって評価している。表１には、曲げ試験前の曲げ強度も併せて示している。試験前の曲げ強度は、ＰＰＡ樹脂が約３０９ＭＰａ、ＰＰＳ樹脂が約７６ＭＰａであり、ＰＰＡ樹脂がＰＰＳ樹脂を大きく上回っている。曲げ試験後には、ＰＰＡ樹脂の曲げ強度は約４７ＭＰａに低下し、一方、ＰＰＳ樹脂の曲げ強度は約３６ＭＰａに低下する。このように、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて曲げ強度の低下率は大きいものの、試験後であっても依然ＰＰＳ樹脂の曲げ強度を上回るという特性を有している。
【００２４】
表１に示した耐候性は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の耐候性試験前の引張り強度をそれぞれ１００％とし、双方を同一環境下で６０００時間放置した後に測定した引張り強度の保持率によって評価している。耐候性はＰＰＡ樹脂の保持率が９５％であるのに対してＰＰＳ樹脂の保持率が９１％であり、ＰＰＡ樹脂は良好な耐候性を有している。
【００２５】
表１に示したウェルド強度は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂に含まれるガラス繊維のＴＤ，ＭＤ方向それぞれの引張り強度を測定した結果である。ＰＰＡ樹脂の場合には、ＴＤ方向の引張り強度が１２５ＭＰａで、ＭＤ方向の引張り強度が１８７ＭＰａである。一方、ＰＰＳ樹脂の場合には、ＴＤ方向の引張り強度が７７ＭＰａで、ＭＤ方向の引張り強度が１５６ＭＰａである。これより、ＰＰＡ樹脂は、ＴＤ，ＭＤ方向のいずれの引張りに対しても高い強度を有しており、特にＴＤ方向の引張り強度がＰＰＳ樹脂の値を上回っていることから、ボディに用いた場合に従来に比べてより高いウェルド強度を実現することが可能になる。
【００２６】
ところで、自動車空調システムの冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁の場合、その冷媒には例えばＨＦＣ１３４ａなどのフロンが用いられる。このような冷凍サイクルにおいて、膨張弁は、フロン存在下、あるいはフロンと圧縮器などに使用される冷凍機油とが共存した環境下において使用されることになる。さらに、自動車のエンジンルーム内で使用されることのあるフルードやオイルなど各種油性物質が付着するような環境下に膨張弁が配置される場合も想定される。そのため、膨張弁のボディを樹脂製とする場合には、そのボディが、フロン、フロン／冷凍機油、油性物質などの薬品に耐性を有することが要求される。
【００２７】
まず、ＰＰＡ樹脂の耐フロン性を検討した結果について述べる。表２にＰＰＡ樹脂についての耐フロン性試験の結果を例示する。この耐フロン性試験には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用いている。表２には、ＰＰＡ樹脂を温度１２０℃のＨＦＣ１３４ａに浸漬し、浸漬０時間（浸漬前），１６８時間，７２０時間におけるＰＰＡ樹脂の引張り強度（ＭＰａ）、引張り伸び率（％）、曲げ強度（ＭＰａ）および曲げ弾性率（ＭＰａ）の測定結果を示している。
【００２８】
【表２】
【００２９】
ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間の２０４ＭＰａから浸漬時間の増加に伴い低下する傾向が見られ、浸漬１６８時間，７２０時間での引張り強度はそれぞれ１９８ＭＰａ，１９７ＭＰａとなる。引張り伸び率は浸漬０時間，１６８時間，７２０時間でそれぞれ２．２％，１．７％，１．７％であり、また、曲げ強度はそれぞれ３０４ＭＰａ，２８０ＭＰａ，２８２ＭＰａ、曲げ弾性率はそれぞれ１２３００ＭＰａ，１２５００ＭＰａ，１２４００ＭＰａである。
【００３０】
表２の結果より、ＰＰＡ樹脂は、ＨＦＣ１３４ａに浸漬されることによってある程度の浸漬時間までは引張り強度、引張り伸び率および曲げ強度の低下を引き起こすが、浸漬時間が１６８時間を越える頃には既にそれぞれほぼ一定の値を保持するようになる。また、曲げ弾性率については、浸漬時間に依らずほぼ一定の値を示す。ここで、引張り強度、引張り伸び率、曲げ強度および曲げ弾性率の各物性について長時間の浸漬後に得られるこれらの値はいずれも、膨張弁のボディの材質を従来のＰＰＳ樹脂からＰＰＡ樹脂に置き換えても支障のない値であり、ＰＰＡ樹脂はＨＦＣ１３４ａに対して良好な耐性を有している。
【００３１】
次に、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の耐フロン／冷凍機油性を検討した結果について述べる。表３にＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂についての耐フロン／冷凍機油試験の結果を例示する。この耐フロン／冷凍機油試験には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用い、ＰＰＳ樹脂にはガラス繊維含有量４０％のものを用いている。また、フロンには株式会社ＩＣＩ製ＫＬＥＡ６６（ＨＦＣ１３４ａ／３２／１２５＝５１．５／２３．１／２５．４）を６００ｃｃ使用し、冷凍機油にはＪＩＳ規格（Ｋ２２１３タービン油２種）ＩＳＯ ＶＧ５６を６００ｃｃ使用している。表３には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を、温度１７５℃のフロン／冷凍機油内に、１６８時間、圧力６０ｋｇｆ／ｃｍ２で浸漬した後、温度２５℃で湿度５０％の環境下に７日間放置してから引張り強度（ＭＰａ）、引張り伸び率（％）、曲げ強度（ＭＰａ）、曲げ弾性率（ＭＰａ）およびノッチ付きアイゾット衝撃強度（Ｊ／ｍ）を測定した結果を示している。
【００３２】
【表３】
【００３３】
浸漬前と１６８時間浸漬後のＰＰＡ樹脂を比較すると、その引張り強度は２２４ＭＰａから２１８ＭＰａに低下し（保持率９７％）、引張り伸び率は２．６％から１．９％に低下する（保持率７２％）。曲げ強度は２６２ＭＰａから２６５ＭＰａとなり（保持率１０１％）、曲げ弾性率は１１３００ＭＰａから１１４００ＭＰａとなる（保持率１０１％）。ノッチ付きアイゾット衝撃強度は１１５Ｊ／ｍから９８Ｊ／ｍに低下する（保持率８６％）。
【００３４】
一方、浸漬前と１６８時間浸漬後のＰＰＳ樹脂を比較すると、引張り強度は１６１ＭＰａから１５０ＭＰａに低下し（保持率９３％）、引張り伸び率は０．９％から０．８％に低下する（保持率８９％）。曲げ強度は２２３ＭＰａから２００ＭＰａに低下し（保持率９０％）、曲げ弾性率は１４０００ＭＰａで変化しない（保持率１００％）。ノッチ付きアイゾット衝撃強度は７８Ｊ／ｍから６９Ｊ／ｍに低下する（保持率８９％）。
【００３５】
表３の結果より、ＰＰＡ樹脂は、ここで使用した組み合わせのフロン／冷凍機油に浸漬されることによって、曲げ強度および曲げ弾性率を除く、引張り強度、引張り伸び率およびノッチ付きアイゾット衝撃強度の低下を引き起こす。同様に、ＰＰＳ樹脂は、このフロン／冷凍機油に浸漬されることによって、曲げ弾性率を除く、引張り強度、引張り伸び率、曲げ強度およびノッチ付きアイゾット衝撃強度の低下を引き起こす。しかし、ＰＰＡ樹脂は、１６８時間の浸漬後においても、曲げ弾性率を除き、依然ＰＰＳ樹脂よりも高い値を示し、また、浸漬後にクラックの発生などは見られず、ＰＰＡ樹脂はこのフロン／冷凍機油について良好な耐性を有する。
【００３６】
次に、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の油性物質に対する耐性について述べる。ここでは油性物質に、ブレーキ・フルード（ＢＦ）、エンジンオイル、オートマチック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ）および無鉛ガソリンを用いている。ＰＰＡ樹脂としては、ＢＦ、エンジンオイルおよびＡＴＦの耐性試験には、ＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１１４５ＨＳ（ガラス繊維含有量４５％）を用い、無鉛ガソリンの耐性試験にはＡＳ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用いている。また、ＰＰＳ樹脂にはガラス繊維含有量４０％のものを用いている。
【００３７】
図２は耐ＢＦ試験の結果を示す図、図３は耐エンジンオイル試験の結果を示す図、図４は耐ＡＴＦ試験の結果を示す図、図５は耐無鉛ガソリン試験の結果を示す図である。これらの図２から図５では、横軸は浸漬時間（時間）、縦軸は引張り強度（ＭＰａ）を表しており、また、ＰＰＡ樹脂についての測定結果を実線で、ＰＰＳ樹脂についての測定結果を点線で、それぞれ示している。
【００３８】
図２には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のＢＦに大気圧下で浸漬し、浸漬後にそれぞれについて引張り強度を測定した結果を示している。図２より、ＰＰＡ樹脂ではその引張り強度が浸漬前の約２５６ＭＰａから浸漬２４００時間で約２２１ＭＰａへ約１４％低下しているのに対し、ＰＰＳ樹脂ではその引張り強度が浸漬前の約２１９ＭＰａから浸漬２４００時間で約２０１ＭＰａへ約８％低下している。このように、引張り強度の保持率ではＰＰＳ樹脂の方がＰＰＡ樹脂よりも高くなる。しかし、ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間から２４００時間までの全測定範囲にわたってＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００３９】
図３には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のエンジンオイルに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示している。図３より、エンジンオイルについても図２に示したＢＦの場合と同様に、ＰＰＡ樹脂の引張り強度が浸漬０時間から１５００時間までの全測定範囲でＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００４０】
図４は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のＡＴＦに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示しており、図５は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度６０℃の無鉛ガソリンに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示している。図４および図５に示したように、ＡＴＦ、無鉛ガソリンの場合についても、上記のＢＦ、エンジンオイルの場合と同様、ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間からの全測定範囲でＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００４１】
このように、ＰＰＡ樹脂は、ＢＦ、エンジンオイル、ＡＴＦおよび無鉛ガソリンといった油性物質に対しても、膨張弁のボディに適用し得る十分な耐性を有している。
【００４２】
なお、上記の説明においてはフロンとしてＨＦＣ１３４ａを用い、フロン／冷凍機油としてＫＬＥＡ６６とＶＧ５６を組み合わせたものを用いたが、ＰＰＡ樹脂はその他のフロンやフロン／冷凍機油にも膨張弁のボディとして使用可能な耐性を示す。また、ＰＰＡ樹脂は、上記のＢＦなどの油性物質のほか、温度１５０℃のギアオイルに大気圧下で１０００時間浸漬した場合、温度５０℃のパワーステアリング用オイルに大気圧下で１０００時間浸漬した場合、温度１０８℃のロング・ライフ・クーラント（ＬＬＣ）に大気圧下で１００８時間浸漬した場合、および温度６０℃の軽油に大気圧下で１０００時間浸漬した場合においても、それぞれ耐性を示す。
【００４３】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、塩化亜鉛や食塩水などの薬品についても、例えば温度８０℃の塩化亜鉛に１０００時間浸漬した場合や温度２２℃の食塩水に大気圧下で１０００時間浸漬した場合などの条件下で、それぞれ耐性を示す。そのほか、ＰＰＡ樹脂は、濃度３５％で温度８０℃の塩化カルシウムに２００時間浸漬した場合にはクラックの発生は認められていない。
【００４４】
また、上記のフロン、フロン／冷凍機油、油性物質などの耐性試験においては、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂について、試験前後の寸法あるいは重量に関して大きな変化は認められていない。
【００４５】
以上説明したように、ＰＰＡ樹脂を膨張弁のボディに用いることにより、ＰＰＳ樹脂に比べてＰＰＡ樹脂自体の機械的強度が高いため、ボディのウェルド強度が高い膨張弁が得られる。
【００４６】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて樹脂成形時の腐食性ガスの発生量が少なく、ウェルド部分でのボイドの発生が抑えられるので、ボディのウェルド強度が高い膨張弁を歩留り良く安定して製造することが可能となる。さらに、樹脂成形時におけるＰＰＡ樹脂の腐食性ガスの発生量が少なくまた流動性が比較的低いことで、金型に大きなガスベント孔を形成する必要がなく、樹脂成形時のバリの発生を抑えることができる。さらに、金型の腐食を抑制してその寿命をのばすことができるとともに、金型のメンテナンスも容易になるため、膨張弁製造の効率化を図ることが可能になる。
【００４７】
また、ＰＰＡ樹脂はフロン、フロン／冷凍機油、油性物質に耐性を有しているので、ボディにＰＰＡ樹脂を用いることにより、膨張弁の使用環境下においてもボディ強度、特にボディのウェルド強度が高い膨張弁を実現可能であり、これにより、膨張弁の信頼性が向上するようになる。
【００４８】
また、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて安価で入手可能であり、さらに、従来の製造装置を用いて製造条件を大きく変更することなく樹脂成形が可能なため、上記の歩留り向上とともに、膨張弁の製造コスト低減を図れる。
【００４９】
なお、以上の説明において、ガラス繊維の含有量は上記の例に限定されるものではない。ガラス繊維の含有量が上記の例と異なる場合であっても、ＰＰＡ樹脂は良好な機械的・電気的性質を有し、また、フロン、フロン／冷凍機油、油性物質性などについても良好な耐性を有する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、感温部と弁体がボディに内蔵されている弁部とを有している膨張弁のボディを、ＰＰＡ樹脂を用いて形成する。これにより、ボディのウェルド強度を高めることができる。
【００５１】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、腐食性ガスの発生量が少なく、ウェルド部分でのボイドやバリの発生が抑えられるので、ボディのウェルド強度が高い膨張弁を歩留り良く安定して製造することができる。さらに、金型の寿命がのび、そのメンテナンスも容易になるので、効率的な膨張弁の製造が可能になる。
【００５２】
ＰＰＡ樹脂を用いてボディを形成することにより、フロンや冷凍機油が存在するような膨張弁の使用環境下においてもボディ強度が高く信頼性の高い膨張弁を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】膨張弁の縦断側面図の一例である。
【図２】耐ＢＦ試験の結果を示す図である。
【図３】耐エンジンオイル試験の結果を示す図である。
【図４】耐ＡＴＦ試験の結果を示す図である。
【図５】耐無鉛ガソリン試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 膨張弁
２ 弁体
３ ボディ
４ 低圧通路
５ 高圧通路
６ アッパーハウジング
６ａ 鋼球
７ ロアハウジング
８ ダイアフラム
９ ディスク
１０ ガイド
１１ シャフト
１２ 均圧穴
１３ ホルダ
１４ スプリング
１５ 弁座
１６ アジャストスクリュー
１７ 金具
【発明の属する技術分野】
本発明は膨張弁に関し、特に自動車の空調システムなどの冷凍サイクルに利用され、そのボディが樹脂を用いて形成されている膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の空調システムなどの冷凍サイクルには、冷媒を断熱膨張させるための膨張弁が組み込まれている。例えば、自動車空調システムにおける冷房用の冷凍サイクルの場合、膨張弁は、圧縮器で圧縮されたガス冷媒が凝縮器での外気との熱交換によって凝縮された液冷媒を、断熱膨張して低温低圧の冷媒とする。膨張弁で断熱膨張された冷媒は、その後蒸発器に供給されて車室内の空気と熱交換されるとともに、蒸発器で蒸発したガス冷媒は、圧縮器に戻される。
【０００３】
従来、このような膨張弁のボディには、耐冷媒／冷凍機油性、耐破壊圧強度、耐クリープ性、耐熱性が良く、また、アルミニウムなどの金属材料に比べて軽量で加工コストも安くなるなどの点から、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このＰＰＳ樹脂には、その耐圧を向上させるため、多くの場合その組成に針状のガラス繊維を含んでいる。このようなガラス繊維を含んだＰＰＳ樹脂が金型を用いて射出成形され、膨張弁のボディが形成される。しかし、樹脂成形時には、ＰＰＳ樹脂から金型を腐食する性質を有するガス（以下「腐食性ガス」という）が発生する。この腐食性ガスは、金型内を異方向から流れてくる溶融したＰＰＳ樹脂どうしがぶつかって接合するウェルド部分に溜まってしまうと、そこにボイドが発生してボディ強度の低下を招くようになる。そのため、通常は、金型のウェルド部分となる位置にあらかじめガスベント孔を形成しておき、そこから樹脂成形時に発生する腐食性ガスが抜けるようにし、それによりボイドの発生を抑制して膨張弁のボディ強度を保つようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−８９１５４号公報（段落番号［００２７］，［００４６］、図１，図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＰＳ樹脂を用いた膨張弁のボディの形成には、以下に示すような問題点がある。
【０００７】
まず、耐圧向上を目的として添加されるガラス繊維は、樹脂成形時のゲートの位置や形状、金型内でのＰＰＳ樹脂の流れ方によってその長軸方向の並びがほぼ決まるようになる。通常は、ＰＰＳ樹脂の流れ方向にガラス繊維の長軸が大体並ぶようになる。ＰＰＳ樹脂の流れ方向をＭＤ、それに対して直角方向をＴＤとしたとき、樹脂成型体は、ＭＤ方向の引張りに対する強度がＴＤ方向の引張りに対する強度に比べて強くなる。ウェルド部分では、互いにＭＤ方向にガラス繊維が並んだ状態で流れてくるＰＰＳ樹脂がぶつかることで、このＭＤ方向に対するＴＤ方向にガラス繊維が並ぶような流れが生じるようになる。
【０００８】
膨張弁のボディを形成する場合には、内圧に対する応力が発生する方向がＭＤ方向となるようにＰＰＳ樹脂の流れを考慮した金型の設計が行われ、ＰＰＳ樹脂の射出成形が行われる。しかし、樹脂成形時にできるウェルド部分は、ＰＰＳ樹脂の流れが変わることにより、内圧に対して応力が発生する方向がウェルド部分におけるＴＤ方向となってしまう。そのため、ウェルド部分の強度は弱まり、ウェルド部分ではガラス繊維を添加することによる引張り強度の向上を十分に活かすことができていない。ウェルド部分の強度（以下「ウェルド強度」という）は、ＰＰＳ樹脂のベースポリマーであるＰＰＳが純粋に有している強度そのものに大きく依存してくる。
【０００９】
また、ＰＰＳ樹脂から発生する腐食性ガスの影響を回避するために金型に形成するガスベント孔は、そのサイズを大きくすればウェルド部分における腐食性ガスの抜けが良くなり、その結果、ウェルド部分でのボイドの発生をより抑えることができるようになるとともに、金型の腐食を抑えてその寿命をのばすこともできるようになる。しかし、ＰＰＳ樹脂は溶融時の流動性が比較的良く、ガスベント孔を大きくしすぎるとＰＰＳ樹脂がガスベント孔に入り込んでバリが発生し易くなる。そのため、ウェルド部分が膨張弁のシール部分とならないような金型設計をする必要が生じる。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そのボディが樹脂を用いて形成されており、樹脂成形時のボイドやバリの発生が抑えられたウェルド強度の高いボディを有する膨張弁を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、冷凍システム内を循環する冷媒の温度を感知する感温部と、前記感温部にて感知された温度の変化に応じて弁開度を調節し高圧冷媒を断熱膨張させる量を制御する弁体がボディに内蔵された弁部と、を有する膨張弁において、前記ボディがポリフタルアミド（ＰＰＡ）樹脂を用いて形成されていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１２】
このような膨張弁によれば、ＴＤ，ＭＤ方向にかかる応力に高い強度を示すなど主に機械的性質に優れたＰＰＡ樹脂をそのボディに用いることにより、ボディのウェルド強度を向上させることが可能になる。さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて腐食性ガスの発生量が少なく、また、一般に樹脂成形時の流動性がＰＰＳ樹脂に比べて低いため、ボイドやバリの発生が抑えられ、ボディのウェルド強度を高めることができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、自動車空調システムの冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁を例に、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は膨張弁の縦断側面図の一例である。図１に示す膨張弁１は、冷凍サイクル内を循環する冷媒の温度を感知する感温部と、その温度の変化に応じて弁開度が決定されるようにした弁体２が樹脂製のボディ３に内蔵されている弁部と、を有している。この膨張弁１のボディ３には、蒸発器からの冷媒を通す低圧通路４と、液冷媒を断熱膨張させて蒸発器へ流す高圧通路５とが設けられている。
【００１５】
この膨張弁１において、感温部のアッパーハウジング６とロアハウジング７の間にはダイアフラム８が設けられており、このダイアフラム８とアッパーハウジング６からなる空間内には、例えば冷凍サイクル内を循環する冷媒などのガスが充填され、鋼球６ａのスポット溶接などにより密閉されている。ダイアフラム８の下面にはディスク９が配置されており、このディスク９がロアハウジング７に当接することによってダイアフラム８のストロークが規制されるようになっている。ディスク９の下方には、ロアハウジング７に嵌挿されたガイド１０内にあって、ダイアフラム８の変位を弁体２へ伝えるシャフト１１が配置されている。ガイド１０には、均圧穴１２があけられており、ダイアフラム８の下側の空間を低圧通路４に開放している。弁体２は、ホルダ１３を介してスプリング１４により弁座１５に着座して閉弁となる方向に付勢されている。アジャストスクリュー１６は、そのスプリング１４の付勢力を調節することができるよう配置されている。ボディ３は、感温部のアッパーハウジング６およびロアハウジング７の端部と金具１７で挟まれ固定されている。また、膨張弁１内には、低圧通路４と高圧通路５の間あるいは膨張弁１と外部との間での冷媒漏れを防止する目的でシール部材が設けられている。
【００１６】
このような構成の膨張弁１が組み込まれた冷凍サイクルにおいては、圧縮器で圧縮された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器で外気との熱交換により凝縮され、その凝縮された液冷媒が膨張弁１に入る。膨張弁１に入った液冷媒は、高圧通路５を通って弁体２の方へと導入され、弁体２と弁座１５の間にできている隙間をシャフト１１の側へ通過する際に断熱膨張され、低温低圧の冷媒となる。この冷媒は、蒸発器に供給されて車室内の空気と熱交換され、これにより蒸発したガス冷媒が、低圧通路４を通って再び圧縮器へと戻される。その際、低圧通路４を通過するガス冷媒の一部は、均圧穴１２を通ってダイアフラム８の下側の空間にも導入される。
【００１７】
ここで、ダイアフラム８下側の空間に導入されたガス冷媒と、外気に曝されているアッパーハウジング６とダイアフラム８の空間内の充填ガスとの間に温度差がある場合、その温度差に応じてその充填ガスの圧力は変化する。この圧力変化は、ダイアフラム８、ディスク９およびシャフト１１を介して弁体２に伝達される。例えば、低圧通路４を流れるガス冷媒の温度が充填ガスの温度よりも低い場合には、充填ガスの温度が低下して圧力が低下し、ダイアフラム８が上方に変位する。その結果、弁体２はスプリング１４によって閉弁する方向に付勢され、高圧通路５を通過する冷媒の量が減少、あるいは弁体２が弁座１５に着座して冷媒の流れが遮断される。また、低圧通路４を流れるガス冷媒の温度が充填ガスの温度よりも高い場合には、充填ガスの温度が上昇して圧力が上昇し、ダイアフラム８が下方に変位する。その結果、弁体２はスプリング１４の付勢力に抗して開弁する方向に変位し、高圧通路５を通過する冷媒の量が増加するようになる。このように、膨張弁１では、感温部による温度の感知結果に応じて弁体２が作動し、高圧通路５を流れる冷媒量が調節されるようになっている。
【００１８】
このような膨張弁１において、そのボディ３は、ＰＰＡ樹脂の射出成形による樹脂成形で構成されている。ここでは、ボディ３は、ＰＰＡをベースポリマーとし更に樹脂成形体の耐圧向上を目的としてガラス繊維を含有させたＰＰＡ樹脂を用いて形成されている。なお、このようなＰＰＡ樹脂として、ここではソルベイアドバンストポリマーズ株式会社製ＡＭＯＤＥＬ（登録商標）の各グレードから選択されるＰＰＡ樹脂を用いている。
【００１９】
ＰＰＡ樹脂と従来のＰＰＳ樹脂との物性を比較した場合、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて、引張り強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６３８，以下同じ）、引張り伸び率（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６３８，以下同じ）、曲げ強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ７９０，以下同じ）、曲げ弾性率（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ７９０，以下同じ）およびノッチ付きアイゾット衝撃強度（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ２５６，以下同じ）について一般に高い値を示し、膨張弁のボディの材料として良好な機械的性質を有している。さらに、ＰＰＡ樹脂の熱変形温度（１８．６ｋｇ／ｃｍ２）（試験方法：ＡＳＴＭ−Ｄ６４８）も、従来のＰＰＳ樹脂の熱変形温度に比べて一般に高くなる。
【００２０】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べ、樹脂成形時に発生する腐食性ガスの量が少ないという性質を有している。そのため、ボディをＰＰＡ樹脂で形成することにより、金型を用いて樹脂成形する際にできるウェルド部分にボイドが発生するのを抑制することができるとともに、金型の腐食を抑制することが可能になる。また、一般に、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べると樹脂成形時の流動性が低く、そのため、ＰＰＡ樹脂が金型のガスベント孔に入り込みにくく、バリの発生を抑制することが可能になる。
【００２１】
また、ＰＰＡ樹脂は、その分子構造上分子鎖間に水が入り込むことでその強度が低下することがあるが、乾燥により強度を回復するという性質も有している。表１にＰＰＡ樹脂とＰＰＳ樹脂の主な特性を比較した結果を例示する。この表１には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１９３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用い、また、ＰＰＳ樹脂としてガラス繊維含有量４０％のものを用いて、それぞれの樹脂についての耐疲労特性、耐候性およびウェルド強度を比較した結果を示している。ただし、表１に示したウェルド強度は、既に報告されている値を一例として載せたものである。
【００２２】
【表１】
表１に示した耐疲労特性は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂について温度２５℃で湿度５０％の環境下で１０００万回の曲げ試験を行った後に測定したそれぞれの曲げ強度によって評価している。表１には、曲げ試験前の曲げ強度も併せて示している。試験前の曲げ強度は、ＰＰＡ樹脂が約３０９ＭＰａ、ＰＰＳ樹脂が約７６ＭＰａであり、ＰＰＡ樹脂がＰＰＳ樹脂を大きく上回っている。曲げ試験後には、ＰＰＡ樹脂の曲げ強度は約４７ＭＰａに低下し、一方、ＰＰＳ樹脂の曲げ強度は約３６ＭＰａに低下する。このように、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて曲げ強度の低下率は大きいものの、試験後であっても依然ＰＰＳ樹脂の曲げ強度を上回るという特性を有している。
【００２４】
表１に示した耐候性は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の耐候性試験前の引張り強度をそれぞれ１００％とし、双方を同一環境下で６０００時間放置した後に測定した引張り強度の保持率によって評価している。耐候性はＰＰＡ樹脂の保持率が９５％であるのに対してＰＰＳ樹脂の保持率が９１％であり、ＰＰＡ樹脂は良好な耐候性を有している。
【００２５】
表１に示したウェルド強度は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂に含まれるガラス繊維のＴＤ，ＭＤ方向それぞれの引張り強度を測定した結果である。ＰＰＡ樹脂の場合には、ＴＤ方向の引張り強度が１２５ＭＰａで、ＭＤ方向の引張り強度が１８７ＭＰａである。一方、ＰＰＳ樹脂の場合には、ＴＤ方向の引張り強度が７７ＭＰａで、ＭＤ方向の引張り強度が１５６ＭＰａである。これより、ＰＰＡ樹脂は、ＴＤ，ＭＤ方向のいずれの引張りに対しても高い強度を有しており、特にＴＤ方向の引張り強度がＰＰＳ樹脂の値を上回っていることから、ボディに用いた場合に従来に比べてより高いウェルド強度を実現することが可能になる。
【００２６】
ところで、自動車空調システムの冷凍サイクルに組み込まれる膨張弁の場合、その冷媒には例えばＨＦＣ１３４ａなどのフロンが用いられる。このような冷凍サイクルにおいて、膨張弁は、フロン存在下、あるいはフロンと圧縮器などに使用される冷凍機油とが共存した環境下において使用されることになる。さらに、自動車のエンジンルーム内で使用されることのあるフルードやオイルなど各種油性物質が付着するような環境下に膨張弁が配置される場合も想定される。そのため、膨張弁のボディを樹脂製とする場合には、そのボディが、フロン、フロン／冷凍機油、油性物質などの薬品に耐性を有することが要求される。
【００２７】
まず、ＰＰＡ樹脂の耐フロン性を検討した結果について述べる。表２にＰＰＡ樹脂についての耐フロン性試験の結果を例示する。この耐フロン性試験には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用いている。表２には、ＰＰＡ樹脂を温度１２０℃のＨＦＣ１３４ａに浸漬し、浸漬０時間（浸漬前），１６８時間，７２０時間におけるＰＰＡ樹脂の引張り強度（ＭＰａ）、引張り伸び率（％）、曲げ強度（ＭＰａ）および曲げ弾性率（ＭＰａ）の測定結果を示している。
【００２８】
【表２】
ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間の２０４ＭＰａから浸漬時間の増加に伴い低下する傾向が見られ、浸漬１６８時間，７２０時間での引張り強度はそれぞれ１９８ＭＰａ，１９７ＭＰａとなる。引張り伸び率は浸漬０時間，１６８時間，７２０時間でそれぞれ２．２％，１．７％，１．７％であり、また、曲げ強度はそれぞれ３０４ＭＰａ，２８０ＭＰａ，２８２ＭＰａ、曲げ弾性率はそれぞれ１２３００ＭＰａ，１２５００ＭＰａ，１２４００ＭＰａである。
【００３０】
表２の結果より、ＰＰＡ樹脂は、ＨＦＣ１３４ａに浸漬されることによってある程度の浸漬時間までは引張り強度、引張り伸び率および曲げ強度の低下を引き起こすが、浸漬時間が１６８時間を越える頃には既にそれぞれほぼ一定の値を保持するようになる。また、曲げ弾性率については、浸漬時間に依らずほぼ一定の値を示す。ここで、引張り強度、引張り伸び率、曲げ強度および曲げ弾性率の各物性について長時間の浸漬後に得られるこれらの値はいずれも、膨張弁のボディの材質を従来のＰＰＳ樹脂からＰＰＡ樹脂に置き換えても支障のない値であり、ＰＰＡ樹脂はＨＦＣ１３４ａに対して良好な耐性を有している。
【００３１】
次に、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の耐フロン／冷凍機油性を検討した結果について述べる。表３にＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂についての耐フロン／冷凍機油試験の結果を例示する。この耐フロン／冷凍機油試験には、ＰＰＡ樹脂としてＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用い、ＰＰＳ樹脂にはガラス繊維含有量４０％のものを用いている。また、フロンには株式会社ＩＣＩ製ＫＬＥＡ６６（ＨＦＣ１３４ａ／３２／１２５＝５１．５／２３．１／２５．４）を６００ｃｃ使用し、冷凍機油にはＪＩＳ規格（Ｋ２２１３タービン油２種）ＩＳＯ ＶＧ５６を６００ｃｃ使用している。表３には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を、温度１７５℃のフロン／冷凍機油内に、１６８時間、圧力６０ｋｇｆ／ｃｍ２で浸漬した後、温度２５℃で湿度５０％の環境下に７日間放置してから引張り強度（ＭＰａ）、引張り伸び率（％）、曲げ強度（ＭＰａ）、曲げ弾性率（ＭＰａ）およびノッチ付きアイゾット衝撃強度（Ｊ／ｍ）を測定した結果を示している。
【００３２】
【表３】
浸漬前と１６８時間浸漬後のＰＰＡ樹脂を比較すると、その引張り強度は２２４ＭＰａから２１８ＭＰａに低下し（保持率９７％）、引張り伸び率は２．６％から１．９％に低下する（保持率７２％）。曲げ強度は２６２ＭＰａから２６５ＭＰａとなり（保持率１０１％）、曲げ弾性率は１１３００ＭＰａから１１４００ＭＰａとなる（保持率１０１％）。ノッチ付きアイゾット衝撃強度は１１５Ｊ／ｍから９８Ｊ／ｍに低下する（保持率８６％）。
【００３４】
一方、浸漬前と１６８時間浸漬後のＰＰＳ樹脂を比較すると、引張り強度は１６１ＭＰａから１５０ＭＰａに低下し（保持率９３％）、引張り伸び率は０．９％から０．８％に低下する（保持率８９％）。曲げ強度は２２３ＭＰａから２００ＭＰａに低下し（保持率９０％）、曲げ弾性率は１４０００ＭＰａで変化しない（保持率１００％）。ノッチ付きアイゾット衝撃強度は７８Ｊ／ｍから６９Ｊ／ｍに低下する（保持率８９％）。
【００３５】
表３の結果より、ＰＰＡ樹脂は、ここで使用した組み合わせのフロン／冷凍機油に浸漬されることによって、曲げ強度および曲げ弾性率を除く、引張り強度、引張り伸び率およびノッチ付きアイゾット衝撃強度の低下を引き起こす。同様に、ＰＰＳ樹脂は、このフロン／冷凍機油に浸漬されることによって、曲げ弾性率を除く、引張り強度、引張り伸び率、曲げ強度およびノッチ付きアイゾット衝撃強度の低下を引き起こす。しかし、ＰＰＡ樹脂は、１６８時間の浸漬後においても、曲げ弾性率を除き、依然ＰＰＳ樹脂よりも高い値を示し、また、浸漬後にクラックの発生などは見られず、ＰＰＡ樹脂はこのフロン／冷凍機油について良好な耐性を有する。
【００３６】
次に、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂の油性物質に対する耐性について述べる。ここでは油性物質に、ブレーキ・フルード（ＢＦ）、エンジンオイル、オートマチック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ）および無鉛ガソリンを用いている。ＰＰＡ樹脂としては、ＢＦ、エンジンオイルおよびＡＴＦの耐性試験には、ＡＭＯＤＥＬ（登録商標）のＡＳ−１１４５ＨＳ（ガラス繊維含有量４５％）を用い、無鉛ガソリンの耐性試験にはＡＳ−１１３３ＨＳ（ガラス繊維含有量３３％）を用いている。また、ＰＰＳ樹脂にはガラス繊維含有量４０％のものを用いている。
【００３７】
図２は耐ＢＦ試験の結果を示す図、図３は耐エンジンオイル試験の結果を示す図、図４は耐ＡＴＦ試験の結果を示す図、図５は耐無鉛ガソリン試験の結果を示す図である。これらの図２から図５では、横軸は浸漬時間（時間）、縦軸は引張り強度（ＭＰａ）を表しており、また、ＰＰＡ樹脂についての測定結果を実線で、ＰＰＳ樹脂についての測定結果を点線で、それぞれ示している。
【００３８】
図２には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のＢＦに大気圧下で浸漬し、浸漬後にそれぞれについて引張り強度を測定した結果を示している。図２より、ＰＰＡ樹脂ではその引張り強度が浸漬前の約２５６ＭＰａから浸漬２４００時間で約２２１ＭＰａへ約１４％低下しているのに対し、ＰＰＳ樹脂ではその引張り強度が浸漬前の約２１９ＭＰａから浸漬２４００時間で約２０１ＭＰａへ約８％低下している。このように、引張り強度の保持率ではＰＰＳ樹脂の方がＰＰＡ樹脂よりも高くなる。しかし、ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間から２４００時間までの全測定範囲にわたってＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００３９】
図３には、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のエンジンオイルに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示している。図３より、エンジンオイルについても図２に示したＢＦの場合と同様に、ＰＰＡ樹脂の引張り強度が浸漬０時間から１５００時間までの全測定範囲でＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００４０】
図４は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度１５０℃のＡＴＦに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示しており、図５は、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂を温度６０℃の無鉛ガソリンに大気圧下で浸漬した後の引張り強度の測定結果を示している。図４および図５に示したように、ＡＴＦ、無鉛ガソリンの場合についても、上記のＢＦ、エンジンオイルの場合と同様、ＰＰＡ樹脂の引張り強度は、浸漬０時間からの全測定範囲でＰＰＳ樹脂の引張り強度を上回る。
【００４１】
このように、ＰＰＡ樹脂は、ＢＦ、エンジンオイル、ＡＴＦおよび無鉛ガソリンといった油性物質に対しても、膨張弁のボディに適用し得る十分な耐性を有している。
【００４２】
なお、上記の説明においてはフロンとしてＨＦＣ１３４ａを用い、フロン／冷凍機油としてＫＬＥＡ６６とＶＧ５６を組み合わせたものを用いたが、ＰＰＡ樹脂はその他のフロンやフロン／冷凍機油にも膨張弁のボディとして使用可能な耐性を示す。また、ＰＰＡ樹脂は、上記のＢＦなどの油性物質のほか、温度１５０℃のギアオイルに大気圧下で１０００時間浸漬した場合、温度５０℃のパワーステアリング用オイルに大気圧下で１０００時間浸漬した場合、温度１０８℃のロング・ライフ・クーラント（ＬＬＣ）に大気圧下で１００８時間浸漬した場合、および温度６０℃の軽油に大気圧下で１０００時間浸漬した場合においても、それぞれ耐性を示す。
【００４３】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、塩化亜鉛や食塩水などの薬品についても、例えば温度８０℃の塩化亜鉛に１０００時間浸漬した場合や温度２２℃の食塩水に大気圧下で１０００時間浸漬した場合などの条件下で、それぞれ耐性を示す。そのほか、ＰＰＡ樹脂は、濃度３５％で温度８０℃の塩化カルシウムに２００時間浸漬した場合にはクラックの発生は認められていない。
【００４４】
また、上記のフロン、フロン／冷凍機油、油性物質などの耐性試験においては、ＰＰＡ，ＰＰＳ樹脂について、試験前後の寸法あるいは重量に関して大きな変化は認められていない。
【００４５】
以上説明したように、ＰＰＡ樹脂を膨張弁のボディに用いることにより、ＰＰＳ樹脂に比べてＰＰＡ樹脂自体の機械的強度が高いため、ボディのウェルド強度が高い膨張弁が得られる。
【００４６】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて樹脂成形時の腐食性ガスの発生量が少なく、ウェルド部分でのボイドの発生が抑えられるので、ボディのウェルド強度が高い膨張弁を歩留り良く安定して製造することが可能となる。さらに、樹脂成形時におけるＰＰＡ樹脂の腐食性ガスの発生量が少なくまた流動性が比較的低いことで、金型に大きなガスベント孔を形成する必要がなく、樹脂成形時のバリの発生を抑えることができる。さらに、金型の腐食を抑制してその寿命をのばすことができるとともに、金型のメンテナンスも容易になるため、膨張弁製造の効率化を図ることが可能になる。
【００４７】
また、ＰＰＡ樹脂はフロン、フロン／冷凍機油、油性物質に耐性を有しているので、ボディにＰＰＡ樹脂を用いることにより、膨張弁の使用環境下においてもボディ強度、特にボディのウェルド強度が高い膨張弁を実現可能であり、これにより、膨張弁の信頼性が向上するようになる。
【００４８】
また、ＰＰＡ樹脂は、ＰＰＳ樹脂に比べて安価で入手可能であり、さらに、従来の製造装置を用いて製造条件を大きく変更することなく樹脂成形が可能なため、上記の歩留り向上とともに、膨張弁の製造コスト低減を図れる。
【００４９】
なお、以上の説明において、ガラス繊維の含有量は上記の例に限定されるものではない。ガラス繊維の含有量が上記の例と異なる場合であっても、ＰＰＡ樹脂は良好な機械的・電気的性質を有し、また、フロン、フロン／冷凍機油、油性物質性などについても良好な耐性を有する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、感温部と弁体がボディに内蔵されている弁部とを有している膨張弁のボディを、ＰＰＡ樹脂を用いて形成する。これにより、ボディのウェルド強度を高めることができる。
【００５１】
さらに、ＰＰＡ樹脂は、腐食性ガスの発生量が少なく、ウェルド部分でのボイドやバリの発生が抑えられるので、ボディのウェルド強度が高い膨張弁を歩留り良く安定して製造することができる。さらに、金型の寿命がのび、そのメンテナンスも容易になるので、効率的な膨張弁の製造が可能になる。
【００５２】
ＰＰＡ樹脂を用いてボディを形成することにより、フロンや冷凍機油が存在するような膨張弁の使用環境下においてもボディ強度が高く信頼性の高い膨張弁を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】膨張弁の縦断側面図の一例である。
【図２】耐ＢＦ試験の結果を示す図である。
【図３】耐エンジンオイル試験の結果を示す図である。
【図４】耐ＡＴＦ試験の結果を示す図である。
【図５】耐無鉛ガソリン試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 膨張弁
２ 弁体
３ ボディ
４ 低圧通路
５ 高圧通路
６ アッパーハウジング
６ａ 鋼球
７ ロアハウジング
８ ダイアフラム
９ ディスク
１０ ガイド
１１ シャフト
１２ 均圧穴
１３ ホルダ
１４ スプリング
１５ 弁座
１６ アジャストスクリュー
１７ 金具
Claims (3)
- 冷凍システム内を循環する冷媒の温度を感知する感温部と、前記感温部にて感知された温度の変化に応じて弁開度を調節し高圧冷媒を断熱膨張させる量を制御する弁体がボディに内蔵された弁部と、を有する膨張弁において、
前記ボディがポリフタルアミド樹脂を用いて形成されていることを特徴とする膨張弁。 - 前記ポリフタルアミド樹脂は、その耐圧がガラス繊維によって向上されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
- 前記ボディは、前記ポリフタルアミド樹脂の射出成形による樹脂成形で構成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002317982A JP2004150743A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | 膨張弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
2002
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2021504648A (ja) * | 2017-12-01 | 2021-02-15 | 浙江三花智能控制股▲ふん▼有限公司 | 電子膨張弁及びそれを具備する冷凍システム |
| US11168804B2 (en) | 2017-12-01 | 2021-11-09 | Zhejiang Sanhua Intelligent Controls Co., Ltd. | Electronic expansion valve and cooling system having same |
| JP7053830B2 (ja) | 2017-12-01 | 2022-04-12 | 浙江三花智能控制股▲ふん▼有限公司 | 電子膨張弁及びそれを具備する冷凍システム |
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