JP2006132881A - Expansion valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は膨張弁に関し、特に自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルの中で高温・高圧の液冷媒を膨張させて低温・低圧にした冷媒をエバポレータに供給するとともにエバポレータ出口での冷媒の状態が所定の過熱度になるように冷媒流量を制御する温度式の膨張弁に関する。 The present invention relates to an expansion valve, and in particular, supplies high-temperature and high-pressure liquid refrigerant to a low-temperature and low-pressure refrigerant in an refrigeration cycle of an automobile air conditioner system, and supplies the evaporator with a predetermined refrigerant state at an evaporator outlet. The present invention relates to a temperature type expansion valve that controls the flow rate of refrigerant so as to achieve a degree of superheat.
自動車用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・高圧のガス冷媒をコンデンサで凝縮し、凝縮された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を行うことで、冷房が行われる。 In automotive air conditioner systems, high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by a compressor is condensed by a condenser, and the condensed liquid refrigerant is adiabatically expanded by an expansion valve to produce a low-temperature and low-pressure refrigerant, which is evaporated by an evaporator. A refrigeration cycle is formed so as to be returned to the compressor. The evaporator supplied with the low-temperature refrigerant is cooled by exchanging heat with the air in the passenger compartment.
膨張弁は、エバポレータ出口における冷媒の圧力および温度を感知してその冷媒の状態が所定の過熱度になるようにエバポレータに供給する冷媒の流量を制御するもので、エバポレータ出口の冷媒を膨張弁の内部に通して冷媒の圧力および温度を内部で感知させるようにしたブロック型のもの(たとえば、特許文献1参照。)、あるいは、カプセル型のもの(たとえば、特許文献2参照。)が知られている。 The expansion valve senses the pressure and temperature of the refrigerant at the evaporator outlet and controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator so that the state of the refrigerant reaches a predetermined superheat level. A block type (for example, see Patent Document 1) or a capsule type (for example, see Patent Document 2) in which the pressure and temperature of the refrigerant are sensed inside through the inside is known. Yes.
図6は従来のブロック型膨張弁の一例を示す断面図であって、(A)は膨張弁にパイプが第1のシール方法にて接続された例を示し、(B)は膨張弁にパイプが第2のシール方法にて接続された例を示している。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional block type expansion valve, where (A) shows an example in which a pipe is connected to the expansion valve by the first sealing method, and (B) shows a pipe connected to the expansion valve. Shows an example of connection by the second sealing method.
膨張弁は、そのボディ101の中に設けられてレシーバ/ドライヤからエバポレータに流れる冷媒の流量を制御する弁部102と、ボディ101に取り付けられてエバポレータ出口における冷媒の圧力および温度を感知して弁部の開度を制御するパワーエレメント103とを備えている。ボディ101にはレシーバ/ドライヤから冷媒を受けるパイプ104、エバポレータへ冷媒を供給するパイプ105、エバポレータから戻ってきた冷媒を受けるパイプ106、およびコンプレッサへ冷媒を供給するパイプ107が繋がれていて、ボディ101自身がこれらパイプ104〜107の継手の機能を有している。
The expansion valve is provided in the
コンプレッサ側のパイプ104,107およびエバポレータ側のパイプ105,106は、それぞれ先端部にプレート108,109が取り付けられている。ボディ101への配管接続は、パイプ104,107およびパイプ105,106をボディ101の対応するポートへ挿入し、プレート108,109およびボディ101に貫通形成された孔にボルトを通し、そのボルトによってプレート108,109を両側から締め付けることで行われる。
The compressor-
このとき、パイプ104〜107とボディ101の継手部分との間にOリングが介挿されて冷媒が外部に漏れないようシールしている。このシールのやり方としては、2つの方法が知られている。図6の(A)に示したシール方法によれば、ボディ101のポートが奥側に向かって縮径されていくようにテーパ加工され、一方、パイプ104〜107の先端は、端面より所定距離だけ離れた位置に半径方向外向きに突出したビードを形成するように加工されている。パイプ104,107およびパイプ105,106がボディ101の対応するポートへ挿入されたときには、そのポートの縮径加工面とビードとの間にOリングが挟まれ変形することによって継手部分のシールを行っている。また、図6の(B)に示したシール方法によれば、ボディ101のポートが奥側に向かってストレートに穴加工され、一方、パイプ104〜107の先端は、端面より所定距離だけ離れた位置に半径方向外向きに突出したビードを形成し、端面とそのビードとの間に半径方向内向きに凹設された溝を形成するように加工されている。その溝にOリングを嵌めて、パイプ104,107およびパイプ105,106がボディ101の対応するポートへ押し込むことにより、継手部分のシールを行っている。なお、上記の例では、すべてのパイプ104〜107がいずれか一方のシール方式にした場合を例にして示したが、パイプ104,107とパイプ105,106とで違うシール方式を採用していることもある。
しかしながら、自動車用エアコンシステムが適用される車種によってパイプの径、パイプが挿入される長さ、プレートによって固定されている2本のパイプ間のピッチ、さらには、シール方法がそれぞれ異なる場合があることから、従来の膨張弁では、それらの寸法などが変わるたびにボディを変更しなければならず、そのため、ボディの種類が増えて管理コストが増加し、ボディを加工する側においても、継手部分に要求される形状が変更されるたびにボディ加工機のツール変更の段取りが発生するという問題点があった。 However, the pipe diameter, the length of the pipe inserted, the pitch between the two pipes fixed by the plate, and the sealing method may differ depending on the vehicle model to which the automotive air conditioner system is applied. Therefore, with conventional expansion valves, the body must be changed each time the dimensions are changed, which increases the type of body and increases management costs. Each time the required shape is changed, there is a problem that setup of the tool change of the body processing machine occurs.
また、ボディに膨張弁本体を挿入する膨張弁では、ボディサイズが大きくなってしまう。ボディは部品の中でも最も高価であるため、サイズが大きくなる分、材料費が高く、膨張弁のコストが高くなるという問題もある。 Moreover, in the expansion valve in which the expansion valve body is inserted into the body, the body size becomes large. Since the body is the most expensive of the parts, there is a problem that the material cost is increased as the size is increased, and the cost of the expansion valve is increased.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ボディの種類を減らしてもあらゆる形状およびシール方式の継手に対応できる低コストの膨張弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a low-cost expansion valve that can be used for joints of any shape and seal type even if the type of body is reduced.
本発明では上記問題を解決するために、導入された高温・高圧の液冷媒を膨張させることにより低温・低圧の冷媒にして導出する弁部と蒸発された冷媒の圧力および温度を感知して前記弁部を流れる冷媒流量を制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、冷媒が導入および導出される4つのポートを有するボディに前記弁部を収容し前記パワーエレメントが取り付けられた膨張弁本体と、それぞれ冷媒が導入または導出されるパイプを挿入して接続するとともに前記ボディのそれぞれ対応するポートに接続される4つの継手部材と、を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。 In the present invention, in order to solve the above-described problem, the introduced high-temperature / high-pressure liquid refrigerant is expanded to sense a low-temperature / low-pressure refrigerant, and the pressure and temperature of the evaporated refrigerant are sensed and detected. An expansion valve comprising a power element for controlling a flow rate of refrigerant flowing through the valve portion, and an expansion valve body in which the valve portion is accommodated in a body having four ports through which refrigerant is introduced and led out and to which the power element is attached; There are provided an expansion valve comprising: four joint members connected to respective corresponding ports of the body while inserting and connecting pipes into which refrigerant is introduced or led out, respectively.
このような膨張弁によれば、膨張弁の機能と継手の機能とを分離し、膨張弁に要求される様々な寸法およびシール方法を継手部材によって対応するようにした。これにより、膨張弁本体を構成するボディの種類を少なくすることができ、ボディを1種類にした場合は、ボディ加工機のツール変更の段取りが発生しないので製造コストを低減することができる。 According to such an expansion valve, the function of the expansion valve and the function of the joint are separated, and various dimensions and sealing methods required for the expansion valve are supported by the joint member. Thereby, the kind of body which comprises an expansion-valve main body can be decreased, and when one body is used, since the setup of the tool change of a body processing machine does not generate | occur | produce, manufacturing cost can be reduced.
本発明の膨張弁は、ボディに持たせていた継手機能を分離したので、膨張弁本体のボディの種類を大幅に少なくすることができ、これによって加工の段取りコストを少なく、あるいはなくすことができるという利点がある。 Since the expansion valve of the present invention has separated the joint function that the body has, the type of the expansion valve body can be greatly reduced, thereby reducing or eliminating the processing setup cost. There is an advantage.
また、膨張弁をラインで組み立ておよび検査をする場合に、膨張弁本体のポートが限定されているので、検査用の治具を交換するなどのラインの段取りを不要にすることができるという利点もある。 In addition, when the expansion valve is assembled and inspected on the line, the port of the expansion valve body is limited, so that it is possible to eliminate the need for line setup such as replacing the inspection jig. is there.
さらに、継手部材を膨張弁本体のボディと別部品にしたことにより、ボディを小さくすることができ、ボディの材料費を低減することができる。また、継手部材は、加工または成型が容易なので、製造コストを低減でき、形状等の変更の必要性が発生した場合には、変更の必要な個所の継手部材のみ変更すればよい。 Furthermore, since the joint member is a separate part from the body of the expansion valve body, the body can be made smaller and the material cost of the body can be reduced. In addition, since the joint member can be easily processed or molded, the manufacturing cost can be reduced, and when the shape or the like needs to be changed, only the joint member at the place where the change is required needs to be changed.
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は第1の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
この第1の実施の形態に係る膨張弁は、膨張弁本体11と、高圧側継手部材12と、低圧側継手部材13とを備えている。膨張弁本体11は、パイプの挿入方向の厚さを最小化したボディ14を有し、このボディ14には、軸線が互いにオフセットするよう配置された高圧の冷媒を導入するポート15および低圧の冷媒を導出するポート16と、同軸上に配置されたポート17,18とが設けられている。高圧のポート15および低圧のポート16は、ボディ14の内部にて弁孔をなす通路によって連通されている。その通路の高圧のポート15の側の周縁部は、弁座19を構成し、その弁座に対向してボール形状の弁体20が配置され、弁座19と弁体20とでこの膨張弁の弁部を構成している。弁体20は、ホルダ21によって保持され、そのホルダ21は、スプリング22によって閉弁方向に付勢されている。スプリング22の図の下端部は、ボディ14に螺着されたアジャストねじ23によって受けられている。このアジャストねじ23は、この膨張弁のセット値を調整するのに使用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion valve according to the first embodiment.
The expansion valve according to the first embodiment includes an expansion valve
ボディ14の頂部には、パワーエレメント24が螺着されている。このパワーエレメント24は、内部がダイヤフラムによって仕切られた密閉室と開放室とを有し、その開放室は、ボディ14に形成された通路を介してポート17とポート18とを連通している通路に開放されている。パワーエレメント24の開放室内には、図の上面がダイヤフラムに接触されたディスクが配置されており、このディスクがボディ14の軸線方向に配置されたシャフト25を介してダイヤフラムの変位を弁部の弁体20に伝達するように構成されている。
A
高圧側継手部材12は、金属または樹脂製であり、ボディ14のポート15,18が設けられた面に対向する面に接続穴26,27が設けられ、反対側の面には内部で接続穴26,27と連通しているパイプ挿入穴28,29がそれぞれ設けられている。ボディ14に対向する側の接続穴26,27は、ボディ14のポート15,18と同じピッチを有し、周りにはガイド30,31が突設されている。そのガイド30,31の基部の周りには、シール部32,33が設けられている。このシール部32,33は、Oリング、ガスケット、金属シールとすることができ、この高圧側継手部材12が金属製の場合には、たとえばプロジェクション溶接によるシールとすることもできる。また、パイプが挿入されるパイプ挿入穴28,29は、本例では、接続穴26,27と同一軸線上に設けられており、内部は、シール方法に応じた形状、本例では、パイプの挿入方向に縮径するようなテーパ形状に形成されている。
The high-pressure
低圧側継手部材13は、高圧側継手部材12と同様に、金属または樹脂製であり、ボディ14の低圧側のポート16,17が設けられた面に対向する面に接続穴34,35が設けられ、反対側の面にはパイプを挿入するパイプ挿入穴36,37がそれぞれ設けられている。ボディ14に対向する側の接続穴34,35は、ボディ14のポート16,17と同じピッチを有し、周りにはガイド38,39が突設され、そのガイド38,39の基部の周りには、シール部40,41が設けられている。また、パイプを挿入するパイプ挿入穴36,37は、本例では、接続穴34,35と同一軸線上に設けられており、内部は、パイプの挿入方向に縮径するようなテーパ形状に形成されている。
The low-pressure side
図2は第1の実施の形態に係る膨張弁の組み立て状態を示す図であって、(A)は左側面図、(B)は中央縦断面図、(C)は右側面図である。
膨張弁は、膨張弁本体11を挟んで両側から高圧側継手部材12および低圧側継手部材13を密着させることによって組み立てられる。このとき、高圧側継手部材12のガイド30,31は、ボディ14に穿設された対応するポート15,18に挿入され、低圧側継手部材13のガイド38,39は、ボディ14に穿設された対応するポート16,17に嵌入されて、それぞれ位置決めしている。
2A and 2B are views showing an assembled state of the expansion valve according to the first embodiment, wherein FIG. 2A is a left side view, FIG. 2B is a central longitudinal sectional view, and FIG. 2C is a right side view.
The expansion valve is assembled by closely contacting the high-pressure side
これら膨張弁本体11、高圧側継手部材12および低圧側継手部材13は、自動車用エアコンシステムに組み込む際に互いに結合される。すなわち、コンプレッサ側およびエバポレータ側のパイプを高圧側継手部材12および低圧側継手部材13の対応する穴へ挿入し、パイプの先端部に取り付けられているプレートに形成された孔およびボディ14に貫通形成された孔42にボルトを通し、そのボルトによってプレートを両側から締め付けることによって、膨張弁本体11、高圧側継手部材12および低圧側継手部材13を互いに結合するようにしている。
The expansion valve
図3は第2の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、図2において、図1に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 3 is a central longitudinal sectional view showing the configuration of the expansion valve according to the second embodiment. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この第2の実施の形態に係る膨張弁は、第1の実施の形態に係る膨張弁と比較して、高圧側継手部材12および低圧側継手部材13のパイプ挿入穴の形状が異なっている。この第2の実施の形態に係る膨張弁によれば、高圧側継手部材12および低圧側継手部材13とも、パイプを挿入するパイプ挿入穴28,29およびパイプ挿入穴36,37がそれぞれ奥側に向かってストレートに穴加工された継手形状に形成されている。これにより、この膨張弁は、パイプ先端の外周にOリングを嵌め込んだシール方法のものに対応することになる。
The expansion valve according to the second embodiment differs from the expansion valve according to the first embodiment in the shapes of the pipe insertion holes of the high-pressure side
図4は第3の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、(A)は組み立て状態を示す左側面図、(B)は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、(C)は組み立て状態を示す右側面図である。なお、図4において、図1および図2に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。 4A and 4B are diagrams showing a configuration of an expansion valve according to a third embodiment, wherein FIG. 4A is a left side view showing an assembled state, FIG. 4B is a central longitudinal sectional view showing a state before assembly, C) is a right side view showing an assembled state. In FIG. 4, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この第3の実施の形態に係る膨張弁は、第2の実施の形態に係る膨張弁と比較して、継手部材をボディ14のポート15〜18に対応して個々に形成している点、およびボディ14の下端部の形状を変更している点で異なる。すなわち、この膨張弁は、膨張弁本体11と、継手部材12a,12b,13a,13bとを備え、ボディ14に設けられたポート15に継手部材12aのガイド30を挿入し、ポート16に継手部材13aのガイド38を挿入し、ポート17に継手部材13bのガイド39を挿入し、ポート18に継手部材12bのガイド31を挿入することによって構成される。継手部材12a,12b,13a,13bは、たとえば円柱形の金属材料を加工するか、あるいは、樹脂成型によって作られる。
In the expansion valve according to the third embodiment, compared to the expansion valve according to the second embodiment, joint members are individually formed corresponding to the
また、この膨張弁では、ボディ14の下端部の形状を内側に絞り込むように変更している。これにより、ボディ14の体積を減らすことができるので、部品の中で最も高価なボディ14の材料費を節約することができ、その分、膨張弁のコストを低減することができる。
Further, in this expansion valve, the shape of the lower end portion of the
図5は第4の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、(A)は組み立て状態を示す左側面図、(B)は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、(C)は組み立て状態を示す右側面図である。なお、図5において、図4に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the expansion valve according to the fourth embodiment, wherein (A) is a left side view showing an assembled state, (B) is a central longitudinal sectional view showing a state before assembly, C) is a right side view showing an assembled state. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この第4の実施の形態に係る膨張弁は、第3の実施の形態に係る膨張弁と比較して、同じ側で差し込まれる2本のパイプ間のピッチがボディ14のポート15,18およびポート16,17のピッチと異なる場合に対応して継手部材12a,13aを形成している点、およびボディ14の外形形状を変更している点で異なる。すなわち、この膨張弁では、ボディ14に設けられたポート15,16に接続される継手部材12a,13aは、ボディ14のポート15,16に対応する接続穴26,34とパイプが挿入されるパイプ挿入穴28,36との軸線がオフセットされて形成されている。これら接続穴26,34とパイプ挿入穴28,36とは同一軸線上にないため、継手部材12a,13aをボディ14の対応するポート15,16に取り付けるときに、パイプを挿入する側のパイプ挿入穴28,36が接続穴26,34に対して所定の方向にオフセットされた状態にするために、継手部材12a,13aのボディ14に対向する面に位置決め用の突起43,44が設けられ、ボディ14の対応する位置には、その突起43,44を嵌合させるための凹部45,46が設けられている。
The expansion valve according to the fourth embodiment is different from the expansion valve according to the third embodiment in that the pitch between two pipes inserted on the same side is the
また、この膨張弁は、ボディ14をさらにスリム化した外形形状にしている。すなわち、ボディ14は、高圧の冷媒が導入されるポート15、低圧の冷媒が導出されるポート16を形成している部分およびエバポレータからの冷媒が通過する通路を形成している部分の肉厚をそれぞれ薄くしてスリム化し、固定用のボルトが位置する部分には、切欠き部47を形成している。
Further, this expansion valve has an outer shape in which the
なお、第1ないし第4の実施の形態では、コンプレッサ側およびエバポレータ側のシール方法が同じ場合を例に示したが、異なるシール方法であっても良い。また、継手部材をコンプレッサ側およびエバポレータ側の両方で一体化した場合と別体にした場合とについて例示したが、一方を一体化し、他方を別体にするような組み合わせでも良い。さらに、一体化した高圧側継手部材12および低圧側継手部材13は、膨張弁本体11と接続される側の接続穴26,27および34,35とパイプが挿入されるパイプ挿入穴28,29および36,37とを同一軸線上に形成した場合を例示したが、必要に応じて互いにオフセットされた状態で形成されても良い。
In the first to fourth embodiments, the case where the sealing method on the compressor side and the evaporator side is the same is shown as an example, but different sealing methods may be used. Moreover, although the case where the joint member was integrated on both the compressor side and the evaporator side and the case where it was made separate were illustrated, a combination in which one is integrated and the other is made separate may be used. Further, the integrated high-pressure side
11 膨張弁本体
12 高圧側継手部材
12a,12b 継手部材
13 低圧側継手部材
13a,13b 継手部材
14 ボディ
15〜18 ポート
19 弁座
20 弁体
21 ホルダ
22 スプリング
23 アジャストねじ
24 パワーエレメント
25 シャフト
26,27 接続穴
28,29 パイプ挿入穴
30,31 ガイド
32,33 シール部
34,35 接続穴
36,37 パイプ挿入穴
38,39 ガイド
40,41 シール部
42 孔
43,44 突起
45,46 凹部
47 切欠き部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
冷媒が導入および導出される4つのポートを有するボディに前記弁部を収容し前記パワーエレメントが取り付けられた膨張弁本体と、
それぞれ冷媒が導入または導出されるパイプを挿入して接続するとともに前記ボディのそれぞれ対応するポートに接続される4つの継手部材と、
を備えていることを特徴とする膨張弁。 A power element that controls the flow rate of refrigerant flowing through the valve section by sensing the pressure and temperature of the evaporated refrigerant and the valve section that is led out as a low-temperature / low-pressure refrigerant by expanding the introduced high-temperature / high-pressure liquid refrigerant In an expansion valve with
An expansion valve main body in which the valve portion is accommodated in a body having four ports into which refrigerant is introduced and led out and the power element is attached;
Four joint members connected by inserting and connecting pipes into which refrigerant is introduced or led out respectively and corresponding ports of the body;
An expansion valve characterized by comprising:
The expansion valve according to claim 1, wherein the two joint members respectively connected to the two ports formed on the same surface of at least one of the bodies are integrally formed.
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