JP2007147147A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】オリフィスの開閉用のボールとその押えを不要として、部品点数が少なく、構造簡単で製造コストを低減可能な膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁１は、弁本体２内に形成された有底穴３６に移動自在に設けられたオリフィス４０、オリフィス４０を移動させる作動棒６０、及び有底穴３６に固定して取り付けられているとともにオリフィス４０が移動することでオリフィス４０との間で流路面積を変更するニードル弁３０を備えている。従来のオリフィス開閉用の弁体としてのボールとその押えが不要であり、部品点数を削減することができる。また、オリフィス４０は、有底穴３６内で可動であるが、Ｏリング４４によって振動が抑制される。
【選択図】図１

Description

この発明は、空調装置の蒸発器（エバポレータ）に供給される冷媒の流量制御に用いられる膨張弁に関する。

従来、ルームエアコンやカーエアコンのような空気調和装置や冷凍装置に用いられる冷凍サイクルにおいては、負荷の大きさに応じて変化する蒸発器（エバポレータ）の出口側の冷媒圧力に基づいて、蒸発器の流量が制御されている。この種の膨張弁においては、膨張弁を構成する部品の精度のバラツキが存在することに起因して、部品の組み立て後に弁体を閉弁方向に付勢するばね力を調整ねじのねじ動作によって調整・設定することで流量制御の調整を行う調整式の膨張弁と、ばねの調整を行うねじを設けることなく、部品の精度のバラツキを極力排除して部品の組み付け時に所期の精度を確保する膨張弁とが、それぞれ提案されている。
特開２００５−２４９２７３号公報

図４は、従来技術に係る膨張弁の縦断面図である。全体を符号２００で示す膨張弁のハウジングを構成する弁本体２１０の下部側には、空調装置の圧縮機側から送られてくる高圧の冷媒を受け入れる第１の通路２２０が形成される。

第１の通路２２０は、有底の穴であって、その底部近傍は弁室２２２が形成される。弁室２２２は、弁本体２１０内に第１の通路２２０と垂直に形成された絞り通路を形成する穴２１６に圧入される弁座部材２１１を介して第１の通路２２０と平行に弁本体２１０内に形成された第２の通路２２６に連通し、第２の通路２２６は蒸発器側へ冷媒を送出する。弁本体２１０の上部側には、第２の通路２２６に平行して設けられる第３の通路２２８が形成される。第３の通路２２８は、弁本体２１０を貫通し、蒸発器側から圧縮機側へ戻る冷媒が通過する。

弁室２２２内には、球形の弁体２３０が第１の通路２２０の上流側から絞り通路に対向秘説され、弁体２３０は作動棒２３２の下端と溶接により固着されている。作動棒２３２は、弁本体２１０の縦穴２１４内を摺動し、作動棒２３２に設けられるシール部材２３４が第２の通路２２６と第３の通路２２８の間のシールを形成する。作動棒２３２は、弁本本２１０の穴２１２を貫通し、その上端２３６はストッパ部材２４０に当接される。

全体を符号２６０で示すパワーエレメントは、上蓋２６３と下蓋２６３’とからなるキャン体２６２を有し、キャン体２６２は下蓋２６３’のねじ部２６４により本体２１０の上端に螺合されると共にストッパ部材２４０はその周辺部が下蓋２６３’により支持される。キャン体２６２には、ダイアフラム２６６が設けられ、その周辺部は上蓋２６３と下蓋２６３’とによって挟み込まれており、溶接により共に固着され、上部圧力室２６８と下部圧力室２６９が形成される。上部圧力室２６８内には作動流体例えば冷媒が充填され栓体２７０により封止される。

ストッパ部材２４０の上面はダイアフラム２６６に当接し、ストッパ部材２４０の下面に当接する作動棒２３２の上端２３６の段部と穴２１２を形成する弁本体２１０の突起部２１３との間には、コイルスプリング２４２が配設され、そのばね力は作動棒２３０を介してストッパ部材２４０を上部圧力室２６８側に向けて付勢する。ストッパ部材２４０の下面は凹部２４１が形成され、凹部２４１の底面と作動棒２３２の上端２３６が当接する。

第３の通路２２８を通過する蒸発・器側から圧縮機側へ戻る冷媒は、弁本体２１０の穴２１２を通ってストッパ部材２４０の下面に圧力を伝達する。作動棒２３２は、感温部材として機能して、第３の通路２２８を通過する冷媒の温度をストッパ部材２４０、ダイアフラム２６６を介して上部圧力室２６８内の作動流体に伝達する。上部圧力室２６８内の圧力とストッパ部材２４０の下面に作用する圧力とつり合う位置に作動棒２３２は変位して弁体２３０により絞り通路の開口面積を調整して、第１の通路２２０を通過し、第２勇路２２６から蒸発器側へ送り出される冷媒の流量を制御する。

このように、無調整式の膨張弁においては、調整用のねじが不要になるので、部品点数が少なくなるとともに組み付け工程も簡素化され、コストダウンに大きく寄与できる。しかしながら、当該膨張弁においては更なるコストダウンが求められており、部品点数等を更に削減して、構造を簡単にする点でなお一層の改善が求められている。

そこで、膨張弁の弁機構において、流量を制御するニードルとオリフィスとの配置に工夫を凝らして、部品点数を更に削減する点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、従来の膨張弁に用いられていたオリフィスの開閉用の弁体としてのボールとその押えとを不要として、部品点数が少なく、構造簡単で製造コストを低減可能な膨張弁を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による膨張弁は、弁本体内に形成された有底穴に移動自在に設けられたオリフィス、前記オリフィスを前記有底穴内で移動させる作動棒、及び前記有底穴に取り付けられているとともに前記オリフィスが移動することで前記オリフィスとの間で流路面積を変更するニードル弁を備えている。

この膨張弁によれば、弁作動時に作動棒を操作すると、作動棒はその先端側でオリフィスを押し、有底穴に取り付けられているニードル弁との間の距離を変更する。ニードル弁とオリフィスとの間の流路面積が変更されて、膨張弁を通過する作動流体の流量を変更することができる。

上記膨張弁において、前記ニードル弁には、前記作動棒を案内するガイド孔を形成することができる。有底穴に取り付けられているニードル弁に貫通孔を形成するなどして、作動棒が移動するときの案内となるガイド孔を形成することができ、この案内によって、長尺な作動棒の作動を安定させることができる。

上記膨張弁において、前記ニードル弁は、前記有底穴内に圧入又は前記有底穴の壁部をポンチ加工することにより固定することができる。ニードル弁の有底穴への取付けを圧入やポンチ加工又は圧入とポンチ加工両方を行うことにより、ニードル弁の取り付けを安価な工程で行うことができる。

上記膨張弁において、前記オリフィスは、前記有底穴に摺動可能に嵌装されており且つ一端で前記ニードル弁の先端が嵌入可能な筒部と、前記筒部と接続しており流体の通過を許容する通過孔が形成されており更に前記作動棒の先端と当接可能な底部とを備える構成とすることができる。

この発明は、上記のように構成されているので、従来、必要であったオリフィスを開閉する弁体としてのボールと、当該ボールを支持する押え部材とを不要とすることができ、部品点数の削減と製造コストに低下とに寄与することができる。また、ボールがばねで付勢されていることによって、振動の原因となるが、ニードル弁を固定としオリフィスを可動とすることにより、振動しやすい部材が存在せず、異音の発生防止の効果もある。

以下、添付した図面に基づいてこの発明による膨張弁の実施例を説明する。図１はこの発明による膨張弁の一例を示す縦断面図、図２は図１に示す膨張弁の要部拡大図である。本実施例における膨張弁の基本的な構成は、図４に基づいて説明した従来の膨張弁と変わるところはないので、詳細については再度の説明を省略する。

図１に示す膨張弁１は、基本的に、弁本体２の下部にコンデンサ５で凝縮されレシーバ６で回収された高圧の冷媒を配管１１を通じて蒸発器８へ送る第１通路２０及び第２通路２４が形成されており、弁本体２の上部に蒸発器８からの蒸発した低圧の冷媒がコンプレッサ４へ送る第３通路２６が形成されており、第１通路２０と第２通路２４との間にこれら通路２０，２４を連通する有底穴３６が形成されている。有底穴３６内には、冷媒流量を制御するため、ニードル弁３０、オリフィス４０、及びオリフィス４０をニードル弁３０に対して閉鎖方向に付勢するばね３４を備えた弁機構が配設されている。更にまた、オリフィス４０をばね３４の付勢力に抗してニードル弁３０から離れる開弁方向に作動させるため、弁本体２を上下に貫いて配置されている作動棒６０と、作動棒６０を作動させるパワーエレメント７０とを備えている。

膨張弁１においては、オリフィス４０は、弁本体２内に形成された有底穴３６に移動自在に設けられている。オリフィス４０は、図２に要部を拡大して示すように、有底穴３６に摺動可能に嵌装される筒部４１と、筒部４１と接続しており流体の通過を許容する複数の通過孔４５が形成されている底部４２とから成り、全体としてカップ状に形成されている。筒部４１においては、一端（図で上方端）でニードル弁３０の円錐状の先端部が嵌入可能である。底部４２においては、作動棒６０の先端部６１が当接可能になっている。

ニードル弁３０には、図で上下方向に貫通孔を形成するなどして、作動棒６０を案内するガイド孔３１が形成されている。長尺な作動棒６０はその移動時にガイド孔３１によって案内されるので、作動棒６０作動を安定させることができる。ニードル弁３０は、有底穴３６に対して圧入されて固定的に取り付けられている。ニードル弁３０の円錐状の先端部３２が嵌入する程度に応じて流れる冷媒の流量を可変としている。

オリフィス４０と有底穴３６との間を液密にするため、オリフィス４０の外周に形成された環状溝４３内にＯリング４４が嵌め込まれている。Ｏリング４４は、有底穴３６に対して摺接することにより、オリフィス４０の振動抑制にも寄与している。底部４２においては、流体の通過を許容する複数の通過孔４５が２〜複数個の適当な数だけ形成されており、中央部分４６には貫通孔４５が形成されておらず、作動棒６０の先端部６１が当接可能となっている。作動棒６０は先端部６１でオリフィス４０をばね３４の付勢力に抗して押し下げると、オリフィス４０はニードル弁３０から離れる開弁方向に移動する。作動棒６０を引き上げる方向に動作させると、オリフィス４０はばね３４の付勢力によって有底穴３６内をニードル弁３０に接近する閉弁方向に移動する。このように、作動棒６０を操作することで、有底穴３６に取り付けられているニードル弁３０とオリフィス４０との間の距離が変更でき、ニードル弁３０とオリフィス４０との間の流路面積が変更されて、膨張弁１を通過する作動流体の流量を変更することができる。

図１に示す実施例によれば、オリフィス４０との流路面積を変更するためのボールやその押えとしての支持部材が不必要となっており、部品点数を低下させることができる。また、オリフィス４０はばね３４で付勢されているが、有底穴３６に対してはＯリングで摺動しているので、オリフィス４０の振動が抑制される。また、その他にも、振動する要素が存在しないので、異音が発生せず、作動中の騒音レベルを低下させることができる。

図３は、この発明による膨張弁の別の実施例をその要部について示す断面図である。図１に示す実施例に用いられている部材及び部位と同等のものには、同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。図３に示す実施例では、ニードル弁３８は、有底穴３６内に圧入されるとともに、有底穴３６の壁部３７をポンチ加工することにより、かしめ３９にて取り付けられている。ニードル弁３８の有底穴３６への取付けを圧入とポンチ加工とで行うことにより、ニードル弁３８の取り付けは安価でありながら確実となり、ニードル弁３８の有底穴３６からの抜け止めを果たす。

作動棒６０の振動を抑えるため、有底穴３６に防振ばね６２を設けることができる。しかしながら、オリフィス４０の振動が非常に小さく抑えられているので、防振ばね６２を取り除くことも可能である。作動棒６０の先端部６１は他の部分と比較して径を絞って形成されており、オリフィス４０の底部４２に形成される通過孔４５との干渉を排除することができる。

この発明による膨張弁の一例を示す縦断面図である。 図１に示す膨張弁の要部拡大図である。 この発明による膨張弁の別の実施例をその要部について示す断面図である。 従来の無調整式膨張弁の一例を示す図である。

符号の説明

１ 膨張弁 ２ 弁本体
４ コンプレッサ ５ コンデンサ
６ レシーバ
８ 蒸発器（エバポレータ） １１ 配管
２０ 第１通路 ２４ 第２通路
２６ 第３通路
３０ ニードル弁 ３１ ガイド孔
３２ 先端部
３４ ばね ３６ 有底穴
３７ 壁部 ３８ ニードル弁
３９ かしめ
４０ オリフィス ４１ 筒部
４２ 底部 ４４ Ｏリング
４５ 通過孔 ４６ 中央部分
６０ 作動棒 ６１ 先端部
７０ パワーエレメント

Claims (4)

1. 弁本体内に形成された有底穴に移動自在に設けられたオリフィス、前記オリフィスを前記有底穴内で移動させる作動棒、及び前記有底穴に取り付けられているとともに前記オリフィスが移動することで前記オリフィスとの間で流路面積を変更するニードル弁を備えていることから成る膨張弁。
2. 前記ニードル弁には、前記作動棒を案内するガイド孔が形成されていることから成る請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記ニードル弁は、前記有底穴内に圧入又は前記有底穴の壁部をポンチ加工することにより固定されていることから成る請求項１又は２に記載の膨張弁。
4. 前記オリフィスは、前記有底穴に摺動可能に嵌装されており且つ一端で前記ニードル弁の先端が嵌入可能な筒部と、前記筒部と接続しており流体の通過を許容する通過孔が形成されており更に前記作動棒の先端と当接可能な底部とを備えることから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載の膨張弁。
   

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