JP2007327672A

JP2007327672A - 膨張弁

Info

Publication number: JP2007327672A
Application number: JP2006157946A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-20
Also published as: EP1865275A2; US20070283717A1; CN101086296A; KR20070117464A

Abstract

【課題】ボディの製造効率を向上させ、膨張弁の製造コストを低減させる。
【解決手段】弁部２を収容するボディ４は、ダイカスト金型などの成形型によって、冷媒を導入する入口ポート５、膨張した冷媒を導出する出口ポート６、および雄ねじ１６と一体に形成され、その雄ねじ１６によってパワーエレメント３を結合するようにした。これにより、ボディ４に対して入口ポート５、出口ポート６、弁孔７、弁体９やセット値調整用の部材（１０，１１）を収容する孔８、パワーエレメント３が感温した温度に応じた駆動力を弁体に伝達するシャフト１３を収容する孔１２、さらには、雄ねじ１６を形成するための二次加工を不要にすることができるので、ボディ４の製造効率が向上し、膨張弁の製造コストを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は膨張弁の装着構造に関し、特に車両用空調装置の冷凍サイクルにてコンデンサにより凝縮された高温・高圧の液冷媒を膨張して低温・低圧になった冷媒をエバポレータに送り出すようにした膨張弁に関する。

車両用空調装置の冷凍サイクルは、一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサと、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、冷凍サイクル内の冷媒を溜めるとともに凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバと、分離された液冷媒を絞り膨張させる膨張弁と、膨張弁で膨張された冷媒を蒸発させるエバポレータによって構成されている。膨張弁としては、たとえばエバポレータの出口における冷媒の温度および圧力を感知してエバポレータに送り出す冷媒の流量を制御するようにした温度式の膨張弁が用いられている。

この温度式の膨張弁は、レシーバからエバポレータへ向かう冷媒を通過させる第１の通路と、エバポレータから戻ってきた冷媒を通過させてコンプレッサへ導出する第２の通路が形成されたボディを備えている。このボディの第１の通路の中間には、冷媒の流量を制御するための弁部が設けられ、このボディの第２の通路側の端部には、この第２の通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知し、駆動用のシャフトを介して弁部の弁リフトを制御するパワーエレメントが設けられている（たとえば特許文献１参照）。

ここで、ボディは、一般に、軽量で加工性に優れたアルミニウム合金を押出成形したものを切断して角柱状のブロックにした中実の半製品を作製し、その後、上述した第１の通路、第２の通路、およびパワーエレメントの接続部などを切削加工して製造される。しかし、切削加工は加工時間がかかるとともに材料の歩留まりが悪いため、製造コストが嵩むといった問題がある。

これに対し、たとえばボディを中空押出加工を採用して製造する技術が提案されている（たとえば特許文献２参照）。この技術は、上述した第２の通路が単純なストレート形状でもよいことに着目し、ボディの押出成形の過程でこの第２の通路をも同時に成形してしまうものである。その結果、第２の通路の切削による穴あけ加工が省略され、アルミニウム素材が節約され、ボディの製造効率をある程度向上させることができる。
特開２００２−１１５９３８号公報特開平１０−２６７４７０号公報

しかしながら、上述した中空押出加工では、アルミニウム合金を一定の押出方向に抜く必要があるため、一定の断面を有するストレートな形状部分にのみしか適用することができない。このため、中間部に弁部を構成する弁座が一体成形される第１の通路の成形には適用することができない。また、第１の通路および第２の通路の端部には、コンプレッサ、レシーバ、エバポレータにつながる配管を接続する際に介装させるシール部材のシール面が設けられるが、拡径部となるために押出成形では加工することができない。このため、これらの部分については依然として切削加工を採用するしかなく、材料の節減および製造効率の向上を図る上では十分でないといった問題があった。

また、中空押出加工により第２の通路を形成した後に、たとえば旋盤などを用いてその端部に切削加工を施そうとした場合、押出成形時の通路の軸心と切削加工時の回転軸の軸心とを一致させるのは容易ではない。このため、たとえばシール部をドリルなどの工具により成形しようとすると、その工具の軸線が通路の軸心に対して偏心し、加工時に工具およびボディに偏心した荷重がかかり、加工上の問題が発生する可能性がある。

さらに、ボディとパワーエレメントとの結合部は、螺着構造になっている。このため、ボディは、パワーエレメントとの結合部に対してねじ加工を行う必要があり、製造効率が悪く、製造コストの高いものとなっていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ボディの製造効率を向上させ、膨張弁の製造コストを低減させることを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、導入された冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させるようにした膨張弁において、前記弁部を収容するボディは、成形型によって、パワーエレメントを結合するねじ部が一体に形成されていることを特徴とする膨張弁が提供される。

このような膨張弁によれば、パワーエレメントを結合するねじ部の二次加工が不要なボディにすることができ、膨張弁の製造コストを低減させることができる。

本発明の膨張弁では、ボディを成形型によって形成したので、入口ポート、出口ポート、弁体およびセット値調整用部材が収容される孔、弁孔、パワーエレメントが感温した温度に応じた駆動力を弁体に伝達する部材を収容する孔、およびパワーエレメントを結合させるためのねじ部がボディと一体に形成され、これによって、ボディの二次加工を不要にし、ボディの製造効率を向上させるとともに材料の歩留まりを良くし、膨張弁の製造コストを低減させることが可能になるという利点がある。

また、パワーエレメントにおいても、ボディに形成されたねじ部と結合されるハウジングを、その中央開口部の内周縁が３６０度未満の範囲にわたって軸線方向に連続してずれていくように形成された一周ねじの構成にすることで、このハウジングはプレス加工によって形成することが可能になる。このため、ねじを切るための二次加工が不要になるので、さらに膨張弁の製造コストを低減させることが可能になる。

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を示す中央縦断面図である。
膨張弁１は、冷媒の流量を制御する弁部２と、パワーエレメント３とを備えている。弁部２は、ボディ４を有し、そのボディ４の側部には、冷凍サイクルのレシーバに接続されて高温・高圧の冷媒を導入する入口ポート５と、エバポレータに接続されて低温・低圧の冷媒を導出する出口ポート６とが一体に形成されている。ボディ４の中央部には、入口ポート５に導入された冷媒を出口ポート６へ流す弁孔７が入口ポート５および出口ポート６の軸線とは直交する方向に設けられている。ボディ４は、弁孔７からその軸線方向に延びて図の下方へ抜けるように弁孔７よりも大径の孔８が形成されている。その孔８には、断面三角形状の弁体９が配置され、その弁体９は、スプリング１０によって閉弁方向に付勢されている。スプリング１０は、孔８の開口部に圧入されたばね受け部材１１によって受けられており、ばね受け部材１１の圧入量によりばね荷重を調整することで、膨張弁１のセット値が調整されている。ボディ４は、また、弁孔７からその軸線方向に延びて図の上方へ抜けるように弁孔７よりも僅かに小径の孔１２が形成されている。この孔１２には、弁体９と一体に形成されたシャフト１３が配置されている。このシャフト１３は、入口ポート５の延長線上に位置する部分が縮径されていて入口ポート５から弁孔７へ冷媒が流れる通路を確保している。シャフト１３はまた、孔１２に位置する部分に溝が周設されていて、その溝にＶパッキン１４が設けられ、入口ポート５に導入された高圧の冷媒がボディ４との間のクリアランスを介してパワーエレメント３の側へ漏れることがないようにしている。ボディ４の図の上部中央には、シャフト１３を保持する筒状のガイド１５が突設されており、その外周面には、パワーエレメント３を結合するための雄ねじ１６が形成されている。

パワーエレメント３は、厚い金属製の円盤状のアッパーハウジング１７およびロアハウジング１８と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配置された可撓性の金属薄板からなるダイヤフラム１９と、このダイヤフラム１９の弁部２の側に配置されたディスク２０とを有している。パワーエレメント３は、アッパーハウジング１７、ロアハウジング１８およびダイヤフラム１９の外周縁をたとえばＴＩＧ溶接などにより相互に溶着することによって形成される。これにより、アッパーハウジング１７とダイヤフラム１９とによって囲まれた感温室が形成され、その感温室内には、アッパーハウジング１７に形成されたガス導入孔２１を介して飽和蒸気ガスなどが充填される。ガス導入孔２１は、金属ボール２２をたとえば抵抗溶接することで閉止される。このようにして、エバポレータを出た冷媒の温度を感知するための感温部が構成される。

ロアハウジング１８は、その中央部が開口されていて、その開口部には筒状のハブ２３が一体に形成されている。このハブ２３の内側には、ガイド１５に外設された雄ねじ１６と螺合する雌ねじ２４が形成されている。また、ロアハウジング１８は、通気孔２５を有している。この通気孔２５は、エバポレータを出た冷媒がダイヤフラム１９の下面側の空間に導入されるようにするもので、その導入量は、通気孔２５の大きさまたは数を変更することによって調整されている。ダイヤフラム１９の図の下面は、ボディ４から突出されたシャフト１３の端面がディスク２０を介して当接されていて、ダイヤフラム１９の変位を弁体９へ伝達するようにしている。

以上の構成の膨張弁１は、そのボディ４を好ましくは金属のダイカストによって形成し、切削加工などの二次加工を不要にしている。次に、そのボディ４の製造方法の要部について説明する。

図２は膨張弁のボディの製造方法の要部概略を示す説明図である。図２において、図１に示した構成要素と同じ構成要素は同じ符号を付してある。
膨張弁１のボディ４は、アルミニウム合金、亜鉛合金、その他の金属のダイカストによって製造することができるが、ここではアルミニウム合金によるダイカストの場合について説明する。本実施の形態においては、第１金型３０、第２金型４０および第３金型５０を備え、第１金型３０および第２金型４０が図示しないアクチュエータによって図の左右方向に駆動され、第３金型５０が図示しないアクチュエータによって図の上下方向に駆動されるように構成されたダイカスト装置が用いられる。

第１金型３０は、第２金型４０と対向する側にボディ４の入口ポート５が位置する側の部分を成形するためのキャビティ３１を有する。そのキャビティ３１内には、入口ポート５を形成するためのポート通路形成部３２が第２金型４０に向かって突設され、さらに、雄ねじ１６の半分を形成するためのねじ形成部３３が形成されている。第２金型４０は、第１金型３０と対向する側にボディ４の出口ポート６が位置する側の部分を成形するためのキャビティ４１を有する。そのキャビティ４１内には、出口ポート６を形成するためのポート通路形成部４２が第１金型３０に向かって突設され、雄ねじ１６の半分を形成するためのねじ形成部４３が形成されている。第３金型５０は、ばね受け部材１１を圧入する側の部分を成形するためのキャビティ５１を有する。そのキャビティ５１内には、孔８を形成するための孔形成部５２、弁孔７を形成するための弁孔形成部５３および孔１２を形成するための孔形成部５４が図の上方に向かって突設されている。なお、第１金型３０、第２金型４０および第３金型５０には、図示はしないが、溶融したアルミニウム合金を流し込むための注入路形成溝、キャビティ３１，４１，５１を排気する排気路形成溝などが対向する面に形成され、金型から成形品を分離するための工具を挿入する挿通孔などが形成されている。

ボディ４を製造する際には、第１金型３０、第２金型４０および第３金型５０を型締めした状態で注入路からアルミニウム合金の溶湯を注入する。本実施の形態においては、このアルミニウム合金として鋳造性に優れたＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系のものを使用している。溶湯が凝固した後、第３金型５０を図の下方向に引き抜き、第１金型３０および第２金型４０を分離する。このとき、第１金型３０および第２金型４０に密着された成形品に離型用の工具を突き当てながら第１金型３０および第２金型４０を図の左右方向へ移動させる。このように、鋳造金型を三方向割りの構造にすることによって、ボディ４は、入口ポート５、出口ポート６、弁孔７、孔８，１２および雄ねじ１６を一体に備えたものとなり、弁孔７、ねじ部などの二次加工を不要にすることができる。また、ボディ４の形成は、鋳造金型の三方向割りによっているので、入口ポート５および出口ポート６の軸線が同一または平行になり、その軸線に対して直交する方向に孔８、弁孔７および孔１２が同一の軸線上に配置されるとともにその順序で内径が順次小さくなっている。

なお、上記のダイカスト装置では、１個の鋳物を製造するものとして説明したが、鋳造金型を三方向割りの構造にしたことで、第１金型３０、第２金型４０および第３金型５０を複数個並設して、それぞれ三方向に同時に駆動するような構成が可能であり、複数個取りのダイカスト装置を容易に構成することができる。

図３はボディの外観を示す図であって、（Ａ）はボディの平面図、（Ｂ）はボディの正面図である。
ダイカストにより製造されたボディ４は、第１金型３０の割り方向に入口ポート５を構成する筒状部５ａが形成され、第２金型４０の割り方向に出口ポート６を構成する筒状部６ａが形成され、第３金型５０の割り方向に孔８を構成する筒状部８ａおよび孔１２を構成するガイド１５が形成されている。また、ガイド１５の外周に形成されている雄ねじ１６は、第１金型３０および第２金型４０の割り方向に対して直角方向のガイド１５の外周面にねじ山が形成されていない部分ねじになっていて、第１金型３０の割り方向に形成されたねじ部１６ａと第２金型４０の割り方向に形成されたねじ部１６ｂとによって構成されている。なお、本実施の形態においては、ボディ４は、第１金型３０および第２金型４０の割り方向に対して直角方向に延出された延出部４ａを有しているが、これは、後述するように、この膨張弁１を冷凍サイクルのシステムに組み込んだときに位置決めとして機能するものである。

次に、以上のように構成された膨張弁１の冷凍サイクルへの適用例とともにその動作について説明する。
図４は本発明による膨張弁の装着例を示す断面図、図５は図４のＡ−Ａ矢視断面図である。

膨張弁１は、エバポレータ６０からコンプレッサに至る戻り低圧配管の中に完全に収容される形で装着され、しかも、その戻り低圧配管の中で、入口ポート５と凝縮された液冷媒が供給される高圧配管６１との接続、および膨張された冷媒を送り出す出口ポート６とエバポレータ６０の入口配管６２との接続を行うようにしている。

すなわち、エバポレータ６０は、その入口配管６２と冷媒出口６３とを取り囲むようにケース６４がたとえば炉中ろう付により一体に形成されている。低圧配管６５は、その先端にジョイント部６６が溶接されていて（黒三角で示した部分）、そのジョイント部６６がケース６４とパイプクランプ６７によって気密に接続されている。低圧配管６５および高圧配管６１は、低圧配管６５の中に高圧配管６１が同心配置された二重管によって構成されている。なお、入口ポート５と高圧配管６１との接続部、出口ポート６と入口配管６２との接続部、およびケース６４とジョイント部６６との接続部は、Ｏリングによってシールされている。また、膨張弁１は、そのパワーエレメント３に、これを覆うように樹脂またはゴム製の断熱カバー６８が取り付けられている。

ケース６４に収容される膨張弁１は、ケース６４の中心に位置決めされるように、図５に示したように、ボディ４の延出部４ａおよび断熱カバー６８の輪郭をケース６４の内側の形状に沿った形状にしている。

ここで、エバポレータ６０の戻り低圧配管であるケース６４内への膨張弁１の装着は次のようにしてなされる。エバポレータ６０とケース６４とは一体に溶接されており、エバポレータ６０の入口配管６２は、ケース６４内に突設するように形成されているので、まず、その入口配管６２にＯリングを嵌めた後、出口ポート６に入口配管６２が嵌入されるよう膨張弁１をケース６４内に押し込む。膨張弁１の入口ポート５には、あらかじめＯリングを嵌め込んでおくかこの段階で嵌め込む。次に、入口ポート５が高圧配管６１に嵌入されるよう位置決めして、先端に屈曲加工された溝にあらかじめＯリングを装着したジョイント部６６をケース６４に押し込み、最後に、ケース６４とジョイント部６６との継手部分をパイプクランプ６７によって結合する。

これにより、膨張弁１は、入口ポート５が高圧配管６１に接続され、出口ポート６がエバポレータ６０の入口配管６２に接続された状態で、ケース６４内に装着されることになる。これにより、膨張弁１は、その高圧配管６１の接続部とともに、エバポレータ６０の戻り低圧配管の中に収容されているので、その接続部において高圧の冷媒がＯリングを浸透して微少に漏れたとしても、漏れるのは戻り低圧配管の中であり、冷媒が大気に漏れることはない。

次に、膨張弁１の動作について説明する。まず、車両用空調装置が停止しているとき、パワーエレメント３の感温室に封入された飽和蒸気ガスは凝縮されて圧力が低くなっているので、ダイヤフラム１９は内側へ変位しており、その変位はディスク２０およびシャフト１３を介して弁体９に伝達され、膨張弁１は全閉状態になっている。

ここで、車両用空調装置が起動すると、コンプレッサによって冷媒が吸引されるので、低圧配管６５内の圧力が低下し、これがパワーエレメント３により感知されてダイヤフラム１９が外側へ変位し弁体９をリフトさせるようになる。一方、コンプレッサによって圧縮された冷媒はコンデンサにて凝縮され、レシーバにて気液分離された液冷媒が高圧配管６１を通じて膨張弁１の入口ポート５に供給されるようになる。なお、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。高温・高圧の液冷媒は、膨張弁１を通過するとき膨張され、低温・低圧の気液混合冷媒となって出口ポート６を出る。その冷媒は、入口配管６２を介してエバポレータ６０に供給され、内部で蒸発されて、冷媒出口６３から出てくる。エバポレータ６０を出た冷媒は、ケース６４および低圧配管６５を介してコンプレッサに戻される。

パワーエレメント３のダイヤフラム１９とロアハウジング１８とによって囲まれた空間は、通気孔２５を介してケース６４の内部と連通しているので、エバポレータ６０から戻ってきた冷媒がケース６４を通過するとき、その冷媒が導入されてその温度がパワーエレメント３によって検出されることになる。車両用空調装置の起動初期の段階では、車室内の高温の空気との熱交換により、エバポレータ６０から戻ってくる冷媒の温度は高くなっているので、パワーエレメント３はその温度を感知して感温室の圧力が高くなる。これにより、ダイヤフラム１９は、膨出されて弁体９を開弁方向に駆動し、膨張弁１を全開状態にする。

やがて、エバポレータ６０から戻ってくる冷媒の温度が低下してくると、感温室の圧力が低くなるので、それに応じてダイヤフラム１９が感温室の内側へ変位していき、膨張弁１は、閉弁方向に動作してこれを通過する冷媒の流量を制御するようになる。このとき、膨張弁１は、エバポレータ６０の出口の冷媒温度を感知して、その冷媒が所定の過熱度を保持するようにエバポレータ６０に供給する冷媒の流量を制御することになる。

なお、パワーエレメント３はエバポレータ６０の戻り低圧配管内に配置されていてパワーエレメント３全体で冷媒の温度が検出可能になっているので、構造的に感温時定数が非常に短いものになっている。感温時定数が短いと、冷媒の温度変化に敏感に反応して弁部２へのフィードバック補正がかかり過ぎてしまい、周期的な圧力変動（ハンチング）が生じてしまうことになるので、断熱カバー６８によってアッパーハウジング１７への伝熱を遮断し、感温時定数を長くするようにしている。

図６は第２の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図、図７は図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。図６および図７において、図１および図４に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る膨張弁１ａは、第１の実施の形態に係る膨張弁１と比較して、入口ポート５および出口ポート６の軸線が直交するように形成されたボディ４を有している点で異なる。このボディ４においても、鋳造金型を三方向割りの構造にしたダイカスト装置によって形成される。ただし、この膨張弁１ａの場合、第１金型３０は、ボディ４の延出部４ａと雄ねじ１６のねじ部１６ａとを成形することができるように構成されている。また、この膨張弁１ａのボディ４では、弁体９、これを閉弁方向に付勢するスプリング１０およびそのばね受け部材１１は、出口ポート６内に配置される。

このような膨張弁１ａは、コンプレッサが設置されたエンジンルームからエバポレータ６０が設置された車室内へ延びている高圧配管６１および低圧配管６５の二重管の長さ方向がエバポレータ６０の入口配管６２および冷媒出口６３の開口方向と略直角となるような設置形態をとる場合に有用である。

したがって、膨張弁１ａが装着される部分の戻り低圧配管は、直角に曲げられた構成を有している。すなわち、エバポレータ６０は、入口配管６２および連結部６４ａとともに炉中ろう付加工にて一体に形成されている。この連結部６４ａには、ケース６４がパイプクランプ６７によって接続され、そのケース６４の図の上部にはジョイント部６６が溶接されていて、そのジョイント部６６をパイプクランプ６７によって低圧配管６５に接続している。

以上のようにして直角方向に開口部を有するケース６４およびジョイント部６６の中に入口ポート５と出口ポート６とが直交するよう構成されたボディ４を有する膨張弁１ａが装着されている。ボディ４は、図７に示したように、ケース６４の内側近傍まで三方向に延出部４ａが延出された外形を有していて、膨張弁１ａをケース６４内に挿入するときおよび出口ポート６を入口配管６２に接続するときの位置決めを容易にしている。

図８は第３の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図、図９は装着状態の膨張弁を入口ポート側から見た図である。図８および図９において、図１および図４に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る膨張弁１ｂは、ボディ４に関して第１の実施の形態に係る膨張弁１と同じであるが、パワーエレメント３のボディ４との結合部の構成を変更している。すなわち、上記の膨張弁１，１ａのパワーエレメント３は、ロアハウジング１８の中央開口部より外側に延出されたハブ２３の内側に雌ねじ２４が形成されている。この雌ねじ２４は、ロアハウジング１８をプレス加工にて成形後、ハブ２３をタッピングまたはプレス加工することによって形成される。このため、膨張弁１，１ａのパワーエレメント３は、雌ねじ２４を形成するための二次加工を必要とする構成になっている。これに対し、この膨張弁１ｂのパワーエレメント３は、ロアハウジング１８をプレス加工するときに同時に雌ねじ２４を形成するようにしたものである。

すなわち、ロアハウジング１８の中央開口部の内周縁がねじ山になっていて、その全周のうちのたとえば６０度の範囲に切り欠きを有し、残り３００度の範囲にわたって軸線方向に連続してずれていくように形成し、仮想的に３６０度にわたって形成したときの軸線方向のずれがガイド１５に形成した雄ねじ１６のピッチに略等しくなるようにしている。ロアハウジング１８は、その中央開口部をこのような一周ねじの構造にすることによって、雌ねじ２４を含む全体をプレス加工によって製造することが可能になり、ダイカストにより二次加工を不要にしたボディ４と組み合わされることで、膨張弁１のコストをさらに低減することが可能になる。

また、この膨張弁１ｂでは、パワーエレメント３の突起部分をなくして断熱カバー６８の形状がシンプルになるようにしている。すなわち、アッパーハウジング１７は、全体が外側に膨出しているが、ガス導入孔２１を含む中央部を凹設して、金属ボール２２がガス導入孔２１を閉止したときに、アッパーハウジング１７の最も外側の面よりも飛び出ないようにしている。

この膨張弁１ｂは、第１の実施の形態に係る膨張弁１と同様に、エバポレータ６０と一体に形成されたケース６４の中に装着される。本実施の形態では、出口ポート６と接続されるエバポレータ６０の入口配管６２は、エバポレータ６０のヘッダ部を構成しているプレートを出口ポート６の筒状部６ａが嵌合されるよう凹設することによって形成されている。また、低圧配管６５は、その末端を拡開処理してパイプクランプ６７によりケース６４と直接接続するようにしている。このとき、その接続は、バックアップリング６９がケース６４、低圧配管６５およびＯリングを大気側で支持しながらケース６４およびバックアップリング６９をパイプクランプ６７で固定することにより行っている。

図１０は第４の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。図１０および図１１において、図１および図４に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態に係る膨張弁１ｃは、第１ないし第３の実施の形態に係る膨張弁１，１ａ，１ｂが入口ポート５に高圧の冷媒を受けると弁体９を開弁方向に作用するのに対し、入口ポート５に高圧の冷媒を受けると弁体９を閉弁方向に作用するように構成している。このため、ボディ４は、その内部において、入口ポート５と弁体９が収容されている孔８とが連通し、シャフト１３が収容されている孔１２と出口ポート６とが連通した構成になっている。つまり、第１の実施の形態に係る膨張弁１において、入口ポート５と出口ポート６との関係を逆にしている。

また、この膨張弁１ｃは、パワーエレメント３のボディ４との結合部の構成を変更している。すなわち、上記の膨張弁１，１ａのパワーエレメント３は、雌ねじ２４が形成されているハブ２３をロアハウジング１８の中央開口部より外側に延出した構成になっているが、膨張弁１ｃでは、ハブ２３をロアハウジング１８の中央開口部の内周縁より内側に折り返して形成し、その内周面にねじ山を形成している。これにより、膨張弁１ｃの全高が低くなり、より小型化になっている。また、雌ねじ２４は、好ましくは転造ねじとすることができる。この転造ねじは、プレスねじに比べて比較的加工が容易なことから、二次加工のコストを低減することができる。

さらに、パワーエレメント３には断熱カバー６８を被せているが、この断熱カバー６８は、固定脚部６８ａとともに一体に樹脂成形されたものである。図示はしていないが、固定脚部６８ａの先端にはフックが形成されていて、それがボディ４に形成された段差部に係合させることで断熱カバー６８を固定するようにしている。

また、本実施の形態では、第１ないし第３の実施の形態の場合と比べて膨張弁１ｃの装着形態を変更している。すなわち、第１ないし第３の実施の形態に係る膨張弁１，１ａ，１ｂでは、高圧配管６１および低圧配管６５と入口配管６２およびケース６４とをそれぞれ二重管の構成にし、その二重管の途中に膨張弁１，１ａ，１ｂを装着しているのに対し、本実施の形態では、エバポレータの上流側の配管と下流側の低圧配管６５とが別体になっていて、それらの配管の途中に膨張弁１ｃを取り付けている。

エバポレータから延びている入口配管６２および低圧配管６５ａは、その先端にケース６４が溶接などにより一体に溶着されており、これに対向する高圧配管６１および低圧配管６５ｂの先端は、円盤状のジョイント部６６に溶接により固着されていて、ケース６４とジョイント部６６とをパイプクランプ６７によって接続するようにしている。なお、エバポレータからコンプレッサへ向かう配管は、エバポレータへ向かう配管に比べて流れる冷媒の密度が小さいので径の大きなものが使用される。したがって、配管接続部分においても、配管径の大きさに応じてケース６４、ジョイント部６６およびパイプクランプ６７が大きくなる。しかし、本実施の形態では、図１１に示したように、ジョイント部６６と接合される低圧配管６５ｂは、先端の接合部が扁平になっていてジョイント部６６が大きくならないようにしている。もちろん、ケース６４と接合される低圧配管６５ａの先端部分も扁平の形状にしている。

以上の第１ないし第４の実施の形態では、ボディ４をアルミニウム合金のダイカストによって形成したが、上記の三方向割りの金型を使用して樹脂の射出成形などによって形成することができる。この樹脂ボディの材料としては、たとえば、耐熱性、機械的性質などに優れたポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂が用いられる。このとき、その樹脂内には、ボディ内部で発生した音を外に伝えにくくする材料を混入してある。

膨張弁は、弁座と弁体との間の狭い隙間を冷媒が流れるときに流動音が発生する。この流動音は、ボディを伝わって外部に異音として放射されるが、ボディの材料がアルミニウム合金の場合では、遮音・吸音効果が高いのであまり問題視されることはない。しかし、ボディの材料が樹脂の場合には、遮音・吸音効果がアルミニウム合金に比較してあまりない。そこで、樹脂には、樹脂よりも密度の大きな材料、たとえば鉄、真鍮、銅などの金属粉または金属繊維を混入するようにしている。これにより、弁部で発生した流動音のエネルギは、金属粉または金属繊維によってボディ内部で減衰されるので、ボディから放射される流動音の音圧レベルを小さくすることができる。

第１の実施の形態に係る膨張弁を示す中央縦断面図である。膨張弁のボディの製造方法の要部概略を示す説明図である。ボディの外観を示す図であって、（Ａ）はボディの平面図、（Ｂ）はボディの正面図である。本発明による膨張弁の装着例を示す断面図である。図４のＡ−Ａ矢視断面図である。第２の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図である。図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。第３の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図である。装着状態の膨張弁を入口ポート側から見た図である。第４の実施の形態に係る膨張弁およびその装着状態を示す断面図である。図１０のＣ−Ｃ矢視断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ膨張弁
２弁部
３パワーエレメント
４ボディ
４ａ延出部
５入口ポート
５ａ筒状部
６出口ポート
６ａ筒状部
７弁孔
８孔
８ａ筒状部
９弁体
１０スプリング
１１ばね受け部材
１２孔
１３シャフト
１４Ｖパッキン
１５ガイド
１６雄ねじ
１６ａ，１６ｂねじ部
１７アッパーハウジング
１８ロアハウジング
１９ダイヤフラム
２０ディスク
２１ガス導入孔
２２金属ボール
２３ハブ
２４雌ねじ
２５通気孔
３０第１金型
３１キャビティ
３２ポート通路形成部
３３ねじ形成部
４０第２金型
４１キャビティ
４２ポート通路形成部
４３ねじ形成部
５０第３金型
５１キャビティ
５２孔形成部
５３弁孔形成部
５４孔形成部
６０エバポレータ
６１高圧配管
６２入口配管
６３冷媒出口
６４ケース
６４ａ連結部
６５，６５ａ，６５ｂ低圧配管
６６ジョイント部
６７パイプクランプ
６８断熱カバー
６８ａ固定脚部
６９バックアップリング

Claims

導入された冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させるようにした膨張弁において、
前記弁部を収容するボディは、成形型によって、パワーエレメントを結合するねじ部が一体に形成されていることを特徴とする膨張弁。
前記ボディは、冷媒を導入する入口ポートおよび膨張した冷媒を導出する出口ポートの軸線が同一または互いに平行であり、弁体およびセット値調整用の部材を収容する第１の孔と、弁孔と、前記パワーエレメントが感温した温度に応じた駆動力を前記弁体に伝達する部材を収容する第２の孔とが前記入口ポートまたは前記出口ポートの軸線と直交した同一の軸線上に配置されるとともにこの順序で径が順次小さくなるよう形成され、前記ねじ部が前記第２の孔を構成する筒状部の外周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。
前記ボディは、冷媒を導入する入口ポートおよび膨張した冷媒を導出する出口ポートの軸線がこれらを含む同一平面上にてまたは異なる平行平面に垂直な方向から見て直交しており、前記入口ポートまたは前記出口ポートと、弁孔と、前記パワーエレメントが感温した温度に応じた駆動力を弁体に伝達する部材を収容する孔とが同一の軸線上に配置されるとともにこの順序で径が順次小さくなるよう形成され、前記ねじ部が前記孔を構成する筒状部の外周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。
前記ねじ部は、前記入口ポート、前記出口ポートおよび前記弁孔の軸線を含む同一または異なる平行平面に垂直な方向の前記筒状部の外周面にねじ山が形成されていない部分ねじになっていることを特徴とする請求項２または３記載の膨張弁。
前記パワーエレメントは、前記ねじ部と結合される側のハウジングの中央開口部の内周縁が３６０度未満の範囲にわたって軸線方向に連続してずれていくように形成された一周ねじになっていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
前記パワーエレメントは、前記ねじ部と結合される側のハウジングがその中央開口部の内周縁より内側に折り返して形成されたハブを有し、前記ハブの内周面にねじ山が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。
前記ボディは、前記成形型として三方向割り構成の金型を用いた金属のダイカストにより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。
前記ボディは、前記成形型として三方向割り構成の金型を用いた樹脂成形により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。
前記樹脂は、この樹脂よりも密度の大きな金属粉または金属繊維が混入されていることを特徴とする請求項８記載の膨張弁。
前記ボディおよび前記パワーエレメントがエバポレータからコンプレッサへ向かう低圧配管内に配置され、入口ポートと高圧の冷媒が供給される高圧配管との接続および出口ポートと膨張した冷媒を前記エバポレータへ送り出すエバポレータ入口配管との接続を前記低圧配管内で行う温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
前記パワーエレメントの外側のハウジングを覆うようにした断熱カバーを備えていることを特徴とする請求項１０記載の膨張弁。