JP2004198064A

JP2004198064A - 膨張弁

Info

Publication number: JP2004198064A
Application number: JP2002369502A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Katayama; 俊治片山; Kazuhiko Watanabe; 和彦渡辺
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: CN100432581C; KR101027488B1; JP4077308B2; KR20040055584A; CN1510364A

Abstract

【課題】高圧冷媒の圧力変動に対する動作が安定する膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁５には、弁本体５ａに液相冷媒が流入する高圧側通路５ｂと断熱膨張された気液二相冷媒が流出する低圧側通路５ｃとが設けられ、高圧側通路５ｂと低圧側通路５ｃとはオリフィス７を介して連通し、更に該オリフィス７を通過する冷媒量を調整する弁体８を弁室８ｄに備えており、弁体８はオリフィス７に形成された弁座７ａに接離し、冷媒量が調整される。調整ねじ８ｂの凹所８ｆの底部であるばね座面８ｆ’に傾斜プレート１０を設けかつ支持部材８ｃに圧縮コイルばね８ａの係止部８ｃ’を設け、これらばね座面８ｆ’と係止部８ｃ’との間に圧縮コイルばね８ａが支持されている。開弁時には、ばね座面８ｆ’に設けられている傾斜プレート１０によりその傾斜面１１が傾斜手段となって圧縮コイルばね８ａが傾き弁体８と作動棒９ｂの軸の芯がずれる偏芯状態が生じ、傾斜プレート１０は偏芯手段として作用し、弁体８が動く時に弁座７ａの片側に押し付けられ、弁座７ａとの間に摩擦が生じ、弁体８の振動が抑制される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍サイクルを構成する膨張弁に関する。
【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通路の途中を細く絞って形成されたオリフィス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】
この種の膨張弁として、図６（Ａ）に示される自動車の空気調和装置等の冷凍サイクルに使用されるものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、冷凍サイクル１は、エンジンにより駆動される冷媒圧縮機２と、該冷媒圧縮機２の吐出側に接続される凝縮機３と、凝縮機３に接続される受液器４と、受液器４からの液相冷媒を気液二相冷媒に断熱膨張させる膨張弁５と、膨張弁５に接続される蒸発器６とから構成され、前記膨張弁５は冷凍サイクル１内に位置している。
【０００４】
膨張弁５には、弁本体５ａに液相冷媒が流入する高圧側通路５ｂと断熱膨張された気液二相冷媒が流出する低圧側通路５ｃとが設けられ、高圧側通路５ｂと低圧側通路５ｃとはオリフィス７を介して連通し、更に該オリフィス７を通過する冷媒量を調整する弁体８を弁室８ｄに備えており、弁体８はオリフィス７に形成された弁座７ａに接離し、冷媒量が調整される。
【０００５】
また、膨張弁５は、弁本体５ａに低圧冷媒通路５ｄを貫通して形成し低圧冷媒通路５ｄ内に該通路５ｄの冷媒の温度を検知して感温部となるプランジャ９ａが摺動可能に位置し、該プランジャ９ａは弁本体５ａの上部に固定された感温駆動部９により駆動される。該感温駆動部９はその内部がダイアフラム９ｄによって区画され、上部気密室９ｃと下部気密室９ｃ’とが形成されている。プランジャ９ａの上端の円盤部９ｅはダイアフラム９ｄに当接する。
【０００６】
そして、感温駆動部９は、ステンレス等の金属製の薄板のダイアフラム９ｄの上下にステンレス等の金属製の上カバー９ｆ及び下カバー９ｇとを溶接して上部気密室９ｃと下部気密室９ｃ’が構成され、ダイアフラム９ｄと上カバー９ｆとの間の上部気密室９ｃには冷媒管９ｈにより所定冷媒が封入され、冷媒管９ｈは封着される。また、下カバー９ｇは、その座部が弁本体５ａに螺合される。
【０００７】
なお、従来の膨張弁として、上記冷媒管の代りに図６（Ｂ）に示す如く、ステンレス等を用いた金属製の栓体９ｉにて所定冷媒を封入するものがあり、栓体９ｉは上カバー９ｆの穴に溶接により固着される。
【０００８】
さらに、弁本体５ａの下部には、支持部材８ｃを介して弁体８を閉弁方向に押圧する圧縮コイルばね８ａが弁室８ｄ内に配置されており、弁室８ｄは弁本体５ａと螺合する調整ねじ８ｂにより形成され、Ｏリング８ｅにより気密が保持される。また、プランジャ９ａの摺動により弁体８を開弁方向に移動する作動棒９ｂがプランジャ９ａの下端に当接している。
【０００９】
そして、感温駆動部９内のプランジャ９ａが低圧冷媒通路５ｄ内の温度を前記上部気密室９ｃに伝達し、その温度に応じて上部気密室９ｃの圧力が変化する。例えば、温度が高い場合は上部気密室９ｃの圧力が上昇して前記ダイアフラム９ｄがプランジャ９ａを押し下げると、弁体８は図７（Ａ）に示す如く、開弁方向に移動して弁座７ａと当接せずにオリフィス７の冷媒通過量が増加し、蒸発器６の温度が下げられる。
【００１０】
一方、温度が低い場合には、上部気密室９ｃの圧力が下降し、前記ダイアフラム９ｄによるプランジャ９ａを押し下げる力が弱まり、弁体８は図７（Ｂ）に示す如く閉弁方向に押圧する圧縮コイルばね８ａにより閉弁方向に移動してオリフィス７の冷媒通過量が減少し、蒸発器６の温度が上げられる。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）はそれぞれ図６（Ａ）に示す従来例の要部を示す図である。
【００１１】
このように、膨張弁５は、低圧冷媒通路５ｄ内の温度変化に応じて、弁体８を移動させてオリフィス７の開口面積を変化させ、冷媒通過量を調整して蒸発器６の温度調整を図っている。そして、この種の膨張弁５においては、液相冷媒から気液二相冷媒に断熱膨張させるオリフィス７の開口面積は、弁体８を閉弁方向に押圧するばね荷重可変の圧縮コイルばね８ａのばね荷重を調整ねじ８ｂで調整することによって設定されている。
【００１２】
上記調整ねじ８ｂは、その上面の中央部に凹所８ｆが形成され、その下面の中央部に圧縮コイルばね８ａの荷重を調整するため調整ねじ８ｂを上下に進退させる工具を挿入する挿入穴１３が形成されており、上記凹所８ｆの底部は、圧縮コイルばね８ａを支持する支持部であり、圧縮コイルばね８ａの一端が当接されるばね座面８ｆ’となる。
【００１３】
ところで、膨張弁に送り込まれる高圧冷媒には、冷凍サイクル内において上流側で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。
すると、上述のような従来の膨張弁においては、弁体に上流側の冷媒圧力が圧力変動によって伝達されると、それが弁体の動作を不安定にするという問題を生じる場合があり、その場合には、膨張弁の流量制御が正確に行われない、又は、弁体の振動により騒音が発生するという不具合を生じることがあった。
【００１４】
そこで従来の対応手段として、パワーエレメントと弁体と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、動作を安定させる手段がある（例えば特許文献２）
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−５０６１７号公報（第２頁、図７）
【特許文献２】
特開平９−２２２２６８号公報（第２頁〜３頁、図１）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の膨張弁は、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を要するというおそれがあった。
そこで本発明は、簡易な構成で従来の膨張弁の構成を大幅に変更することなく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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明に係る膨張弁は、冷媒が流入する高圧側通路と冷媒が流出する低圧側通路とを連通するオリフィスを備えた弁本体と、前期オリフィスを流れる冷媒の量を調整する弁体と、該弁体に当接して弁体を開弁方向に作動させる作動棒と、該作動棒を駆動する感温駆動部材と、上記弁体を閉弁方向に押圧する押圧部材と、上記押圧部材の押圧力を調整する調整ねじとを備えた膨張弁において、上記作動棒と上記弁体との芯ずれを生じさせる偏芯手段を上記弁体と上記調整ねじとの間に設けたことを特徴とする。
【００１８】
また、上記押圧部材が圧縮コイルばねであり、上記偏芯手段が上記圧縮コイルばねを傾斜させる傾斜手段であることを特徴とする。
さらに上記傾斜手段が、上記圧縮コイルばねを支持する上記調整ねじの支持部に形成された傾斜面であることを特徴とする。
さらにまた、上記傾斜手段が、上記圧縮コイルばねとこれを支持する上記調整ねじの支持面との間に設けられた傾斜プレートであることを特徴とする。
【００１９】
また、上記押圧部材が圧縮コイルばねであり、上記偏芯手段が上記弁体と上記圧縮コイルばねとの間に設けられた弁体支持部材に具備されて上記弁体を傾斜させる支持手段であることを特徴とする。
また、上記支持手段が上記圧縮コイルばねを係止する係止部であることを特徴とする。
また、上記係止部が上記弁体支持部材に傾斜して設けられた鍔部であることを特徴とする。
また、上記調整ねじが樹脂製であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明の膨張弁の一実施の形態を示す縦断面図であり、冷凍サイクルの構成を省略して示しており、図６（Ａ）に示す従来例の膨張弁と基本的構成及び動作は同一であり、従来例と同一及び均等部分には同一の符号を付している。図１においては、図６（Ａ）に示す従来例とは、調整ねじ８ｂの凹所８ｆの底部であるばね座面８ｆ’に傾斜プレート１０を設けかつ支持部材８ｃに圧縮コイルばね８ａの係止部８ｃ’を設け、これらばね座面８ｆ’と係止部８ｃ’との間に圧縮コイルばね８ａが支持されている構成が異なる。なお、図１においては、図６（Ｂ）に示す栓体９ｉにより冷媒を封止する場合を示している。
【００２１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ図１に示す例えば金属製又は樹脂製の傾斜プレート１０がばね座面８ｆ’に設けられている構成を示す図１の実施の形態の要部を示す図であり、図２（Ａ）は開弁時の状態を示している。
【００２２】
而して、傾斜プレート１０はその上面が傾斜（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）においては図面上右上がりの傾斜）面１１として形成され、その上面に反対面である下面は平面であり、ばね座面８ｆ’に当接して配置されている。
かかる構成により、開弁時には、ばね座面８ｆ’に設けられている傾斜プレート１０によりその傾斜面１１が傾斜手段となって圧縮コイルばね８ａが傾き弁体８と作動棒９ｂの軸の芯がずれる偏芯状態が生じ、傾斜プレート１０は偏芯手段として作用し、弁体８が動く時に弁座７ａの片側（図２（Ａ）では左側）に押し付けられ、弁座７ａとの間に摩擦が生じ、この結果、摺動抵抗が増加することとなり、作動棒９ｂへの拘束力も発生し、弁体８の振動が抑制される。そして、閉弁時には、弁体８が弁座７ａに沿って動き、図２（Ｂ）に示す如く弁体８は弁座７ａに着座することとなる。
【００２３】
また、本発明においては、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す調整ねじのばね座面８ｆ’に配置された傾斜プレート１０の代りに、図３に示す如く調整ねじ８ｂ’のばね座面自体を傾斜面１２として形成してもよいのは勿論であり、この場合調整ねじ８ｂ’を樹脂成形により製作することにより、傾斜したばね座面を容易に形成することができる。
【００２４】
図４は、本発明の膨張弁の他の実施の形態を示す縦断面図であり、冷凍サイクルの構成を省略して示しており、図６（Ａ）に示す従来例の膨張弁と基本的構成及び動作は同一であり、従来例と同一及び均等部分には同一の符号を付している。図４においては、図６（Ａ）に示す従来例とは、支持部材８ｃに圧縮コイルばね８ａの係止部８ｃ’を設け、かつこの係止部８ｃ’に偏芯手段を具備させ、係止部８ｃ’とばね座面８ｆ’との間に圧縮コイルばね８ａが支持されている構成が異なる。なお、図４においては、図６（Ｂ）に示す栓体９ｉにより冷媒を封止する場合を示している。
【００２５】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、図４に示す膨張弁の他の実施の形態の要部を示す縦断面図であり、それぞれ図２（Ａ）に示す開弁時の状態及び図２（Ｂ）に示す閉弁時の状態に対応しており、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）における偏芯手段である傾斜プレートを支持部材８ｃの係止部８ｃ’として構成し、偏芯手段を圧縮コイルばね８ａの一端を支持する鍔部８Ｃ”としている。即ち、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、支持部材８ｃの係止部８ｃ’は傾斜した鍔部８ｃ”として形成されており、圧縮コイルばね８ａは支持部材８ｃの傾斜した鍔部８ｃ”と調整ねじ８ｂの平坦なばね座面８ｆ’との間に支持されている。
【００２６】
かかる構成によれば、開弁時には傾斜した鍔部８ｃ”により圧縮コイルばね８ａが傾き、弁体８と作動棒９ｂの芯がずれる偏芯状態が発生し、鍔部８ｃ”は偏芯手段として作用し、弁体８が動く時に弁体８が弁座７ａの片側（図４（Ａ）では左側）に押し付けられ、弁座７ａとの間に摩擦が生じ、この結果、摺動抵抗が増加することとなり、作動棒９ｂへの拘束力も発生し、弁体８の振動が抑制される。そして、閉弁時には弁体８が弁座７ａに沿って動き、図４（Ｂ）に示す如く弁体８は弁座７ａに着座することとなる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の構成から理解されるように本発明は、弁体と作動棒との芯ずれを発生させる偏芯手段により膨張弁の弁体の振動を抑制するので、簡易な構成でしかも従来の膨張弁の構成を大幅に変更することなく、したがって有用性の高い膨張弁を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膨張弁の一実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１の実施の形態の要部を示す図であり、図２（Ａ）は開弁状態及び図２（Ｂ）は閉弁状態を示す。
【図３】本発明に係る膨張弁の一実施の形態における調節ねじの変形例を示す図。
【図４】本発明に係る膨張弁の他の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】図４の他の実施の形態の要部を示す図であり、図５（Ａ）は開弁状態及び図５（Ｂ）開弁状態を示す。
【図６】図６（Ａ）は従来例の膨張弁の構成を示す断面図、図６（Ｂ）は従来例の他の例を示す図。
【図７】図６（Ａ）従来例の要部を示す図であり、図７（Ａ）は開弁状態及び図７（Ｂ）は閉弁状態を示す。
【符号の説明】
７オリフィス
７ａ弁座
８弁体
８ａ圧縮コイルばね
８ｂ調節ねじ
８ｃ支持部材
８ｃ’ 係止部
８ｃ” 鍔部
８ｆばね底面
９ｂ作動棒
１０傾斜プレート

Claims

冷媒が流入する高圧側通路と冷媒が流出する低圧側通路とを連通するオリフィスを備えた弁本体と、前記オリフィスを流れる冷媒の量を調節する弁体と、該弁体に当接して弁体を開弁方向に作動させる作動棒と、該作動棒を駆動する感温駆動部材と、上記弁体を閉弁方向に押圧する押圧部材と、上記押圧部材の押圧力を調整する調整ねじとを備えた膨張弁において、
上記作動棒と上記弁体との芯ずれを生じさせる偏芯手段を上記弁体と上記調整ねじとの間に設けたことを特徴とする膨張弁。
上記押圧部材が圧縮コイルばねであり、上記偏芯手段が上記圧縮コイルばねを傾斜させる傾斜手段であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
上記傾斜手段が、上記圧縮コイルばねを支持する上記調整ねじの支持部に形成された傾斜面であることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
上記傾斜手段が、上記圧縮コイルばねとこれを支持する上記調整ねじの支持面との間に設けられた傾斜プレートであることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
上記押圧部材が圧縮コイルばねであり、上記偏芯手段が上記弁体と上記圧縮コイルばねとの間に設けられた弁体支持部材に具備されて上記弁体を傾斜させる支持手段であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
上記支持手段が上記圧縮コイルばねを係止する係止部であることを特徴とする請求項５記載の膨張弁。
上記係止部が上記弁体支持部材に傾斜して設けられた鍔部であることを特徴とする請求項６記載の膨張弁。
上記調整ねじが樹脂製であることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の膨張弁。