JP2008014628A - 温度膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】制振手段に追加して阻止手段を設けることのない低コストで組立て作業に煩雑さを要しない温度膨張弁を提供することである。
【解決手段】エバポレータから送出される低圧冷媒の温度及び圧力の変化に応じて位置の変位するダイヤフラム１７と、その変位が伝達されるシャフト２５と、シャフト２５による弁本体２内に設けられた弁体９のオリフィスへの接離により、エバポレータに向かう高圧冷媒の流量を制御する温度式膨張弁において、シャフト２５の振動を抑制する制振手段２７が、高圧冷媒と低圧冷媒の流通を防止するシール部材の移動を阻止する阻止機能が一体に設けられ形成されている温度膨張弁を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度膨張弁に関し、特に、車両用空調装置に用いられる冷凍サイクルにおいて、レシーバからの高温高圧の冷媒を膨張させて低温低圧の冷媒とし、この低温低圧にした冷媒をエバポレータに供給する冷媒の流量として制御するための温度膨張弁に関するものである。

温度膨張弁は、弁本体に取り付けられたパワーエレメントと前記弁本体に内蔵された弁体とを備え、前記パワーエレメントがエバポレータから送出される出口冷媒となる低温、低圧の冷媒の温度、圧力を感知し、その感知した冷媒の温度及び圧力に応じて前記弁体が、レシーバドライヤから送出される高温、高圧の冷媒をエバポレータに供給するための冷媒としてその流量を制御している。

かかる制御は、次のようにして行われる。即ち、パワーエレメントに具備されたダイヤフラムが感知された前記冷媒の温度、圧力により変位することによって、その変位が前記弁体を駆動する弁本体の弁孔を通って延びる作動棒となるシャフトによって伝達され、前記弁体を前記弁孔に接離させることにより弁開度を制御する構成とされている。

かかる構成において、更に前記弁本体の内部にシール部材を具備して、このシール部材を前記シャフトの外周に設けてこのシール部材により、前記弁本体内に形成される前記高温、高圧の冷媒の通る通路と低温、低圧の冷媒の通る通路との連通による冷媒漏れをシールしている。

かかる温度膨張弁において、前記冷凍サイクル内のレシーバドライヤから導入される高温、高圧の冷媒の弁孔通過時、通過後の弁体及びシャフトの振動による振動音が騒音発生の原因となることがある。また、冷凍サイクル内において、上流側から圧力変動が生じることがあり、その圧力変動が弁体に伝達されると弁体及びシャフトの振動が生じ、温度膨張弁の騒音を起こすことにもなり、しかも温度膨張弁の流量制御が正確に行われないという不具合を発生することがある。

更には、エバポレータへの冷媒の供給状態が、過剰と不足とを短い終期で繰り返される、所謂ハンチング現象が知られている。この現象は、過敏な弁の開閉応答に基づくことを原因としている。かかる過敏な弁開閉応答は、前記冷媒漏れをシールするシール部材に位置ずれを起こしやすくする。

以上のような弁体及びシャフトの振動する現象に対してボール状の弁体を支持するボール受け部材に板状の摺動片を有する防止羽根を追加して、板状の摺動片の湾曲部を弁本体に当接させることが提案されている（特許文献１参照）。
また、別の制振手段として、弁本体とシャフトとの間に装着してダイヤフラムの変位を弁体に伝達するシャフトに弾性力により拘束力を付与してシャフトの軸線方向の動きを抑制することが、また、環状部と防振ばねからなる支持リングを弁体に支持させて、弁体の振動による弁体の動作を安定にすることが提案されている（特許文献２参照）。
更に、前記ハンチング現象によってシール部材に生じるずれを防止するために、シール部材の移動を阻止する阻止部材として戻り止めナットを前記シール部材に接して具備することが提案されている（特許文献３参照）。
実公昭４８−９６８５号公報 特開２００４−２９３７７９号公報 特開２０００−９７５２２号公報

しかしながら、温度膨張弁において、弁体またはシャフトの振動を抑制する制振手段を具備させると同時に更にシール部材の移動を阻止する阻止手段を設けることが必要となる場合においては、２種類の別部品を用意することとなり、コスト高を生じ、しかも組立て作業も煩雑になるという問題点がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、制振手段に追加して阻止手段を設けることのない低コストで組立て作業に煩雑さを要しない温度膨張弁を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、エバポレータから送出される低圧冷媒の温度及び圧力の変化に対応するダイヤフラムの変位を伝達するシャフトと、前記弁体のオリフィスへの接離により、エバポレータに向かう高圧冷媒の流量を制御する温度式膨張弁において、前記シャフトの中央部が挿通する弁本体内の貫通孔に前記高圧冷媒と前記低圧冷媒の連通を防止するシール部材が設けられ、前記シャフトには、その振動を抑制する制振手段が、前記シール部材の移動を阻止する阻止機能を一体に形成して設けられている温度膨張弁を提供するものである。

本発明の温度膨張弁によれば、制振手段に前記阻止機能を設けて一体に形成して構成したので、阻止機能を有する別部品を追加して設けることがないので、コストを低減でき、しかも作業性及び生産性の向上が得られる。

本発明の温度膨張弁によれば、制振手段を構成する板状部を一体に形成する円板部により前記阻止機能が実現できるので、制振手段に別部品を追加する必要がなく、しかも組立てを容易にすることができるので、低コストで、生産性の向上した温度膨張弁が提供できる。

以下、本発明による温度膨張弁の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態に係る温度膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。図１において、温度膨張弁１には、アルミ製のブロック状の弁本体２の側部に、レシーバドライヤからの高温、高圧の冷媒が流入するように冷媒配管が接続される配管接続穴３とこの温度膨張弁１により断熱膨張された低温、低圧の冷媒をエバポレータに導入する冷媒配管が接続される配管接続穴４、エバポレータの出口からの冷媒配管が接続される配管接続穴５とコンプレッサに冷媒を送出する冷媒配管が接続される配管接続穴６とが形成されている。

弁本体２には、接続穴３と４とを連通させた冷媒通路３１，３２が内部に設けられており、冷媒通路３１，３２の途中には小径の絞り孔からなる弁孔が成形されている。したがって、レシーバドライヤから冷媒通路３１を流れる高温、高圧の冷媒は、流路面積の小さな弁孔７を通過することによって断熱膨張され冷媒通路３２に流入する。

弁孔７は、冷媒流入側となる上流側の開口部が弁座８となっていて、この弁座８にボール状の弁体９が接離し、弁孔７の開度を変化することができる。これにより弁座８と弁体９との間の隙間が、弁孔７の可変オリフィスを構成している。

弁体９は、弁体受け部材１０に支持され、弁体受け部材１０は、弁本体２の下部に形成される有底の室である弁室１１に設けられる。弁体９は、その弁体受け部材１０と弁室１１を閉塞する調節ナット１２との間に介装される圧縮コイルバネ１３によって閉弁方向に付勢される。なお、調節ナット１２は弁本体２に螺着されており、弁室１１を密閉し、調節ナット１２により圧縮コイルバネ１３の荷重が調整される。

弁本体２は、その上端部２１の開口部２２には、パワーエレメント１４が設けられており、パワーエレメント１４の下側に弁本体２の内部に形成されて配管接続穴５と６とを連通する冷媒通路５１が設けられている。
パワーエレメント１４は、厚い金属製の外壁１５と下壁１６とによって形成される空間を上下に区画するように、外壁１５と下壁１６との間に挟まれて設けられる可撓性のある金属薄板のダイヤフラム１７と、ダイヤフラム１７の下面に設けられて当接するダイヤフラム変位規制部材１８とで構成される。

ダイヤフラム１７は、その周辺が外壁１５と下壁１６との間に挟まれてそれらとともに溶接される。なお、１５’は溶接部である。これにより外壁１５とダイヤフラム１７とで囲まれた上側の空間が感温室１９を構成する。この感温室１９に冷媒ガスが充填され、栓体２４により封止される。Ｏリング２３が下壁１６と弁本体２の上端部２１との間に設けられ、開口部２２に螺合される。そして、ダイヤフラム１７と下壁１６とで囲まれた空間が、冷媒通路５１に連通されて形成される均圧穴２０１を介して均圧室２０を構成する。

ダイヤフラム変位規制部材１８は均圧室２０内に摺動自在に設けられ、ダイヤフラム変位規制部材１８の下方にはダイヤフラム１７の変位を弁体９に伝達する作動棒となるシャフト２５が配置される。シャフト２５は、その上端部２５１がダイヤフラム変位規制部材１８に形成される凹所内に挿入されて、ダイヤフラム変位規制部材１８に設けられる。この凹所１８１は、ダイヤフラム変位規制部材１８のダイヤフラム１７が設けられている表面側と対向する反対側に設けられる。そして、シャフト２５は冷媒通路５１を横切ってその略中央部２５２が弁本体２の内部に貫通孔として形成される大径の縦穴２１１と小径の縦穴２１２とを挿通して冷媒通路３２を横切り、その下端部２５３は弁孔７を貫通し、弁体９に当接するように設けられており、このシャフト２５により、ダイヤフラム１７の変位が弁体に伝達される。

かかる大径の縦穴２１１には、その底部２１３にシャフト２５の略中央部２５２の外周に装着されるシール部材、例えばＯリング２６が設けられており、このＯリング２６は、冷媒通路３２と冷媒通路５１との連通がシャフト２５に沿って形成されるのを阻止するシール部材となる。
かかるＯリング２６によるシール部材は、制振手段２７によって、シャフト２５が挿通する大径の縦穴２１１内において、その底部２１３に押圧されることによってシャフト２５の外周と大径の縦穴２１１の内壁面２１４との間に設けられている。

次に、図１に示す実施の形態に係る制振手段について、図２、図３Ａ，図３Ｂ及び図４を参照して説明する。
上記制振手段２７は、図２に示す斜視図のように構成されている。図２は制振手段２７が図１の大径の縦穴２１１内でＯリング２６を押圧して、シャフト２５に圧接している構成を示している。そして、図３Ａは、制振手段２７の図２の矢印方向からの平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ線断面図であり、図４は、制振手段２７の展開図である。

制振手段２７は、図４に示すように、全体として一枚の板状弾性金属を加工して、円板部２７１とその外周縁２７３から放射方向に延びて一体に形成された板状部２７２ａ，２７２ｂからなる。円板部２７１と板状部２７２ａ，２７２ｂは弾性を有する金属、例えば金属弾性度の高いステンレス材を用いて形成され、このステンレス材から例えばプレス加工により形成されている。更に、円板部２７１は、その中心部に中心孔２７４を設け、シャフト２５の略中央部２５２が貫通し、中心孔２７４の周囲に形成された環状の帯状部２７５を有しており、帯状部２７５により外周縁２７３が形成されている。

そして、図４に示すように、板状部２７２ａは、中心孔２７４から径方向に外周縁２７３より放射方向に所定幅で形成されて板状部２７２ｂよりも長さが長い３枚の第１の板ばねとして設けられ、且つ板状部２７２ｂは、板ばね２７２ａよりも長さの短い同一幅の３枚の第２の板ばねとして設けられている。
したがって、かかる第１の板ばね２７２ａ及び第２の板ばね２７２ｂは、互いに所定幅で長さが異なる隣接した板ばねとして構成される。しかも第１の板ばね２７２ａを３枚とし、且つ第２の板ばね２７２ｂを３枚として形成するので、板状部２７２を６枚で形成した制振手段２７が安定した構成により実現できる。

更に、板状部２７２は、図２及び図３に示すように構成されている。即ち、第１の板ばね２７２ａは、円板部２７１の外周縁２７３からシャフト２５に向かって離れる方向に膨出部２７６を形成し、更に膨出部２７６に延設されてシャフト２５に接近する方向に先端側が湾曲部２７７を形成している。そして、図２に示すように、湾曲部２７７は、シャフト２５に向かって突出した凸状部２７７’に形成されてくの字形に折り曲げられて端部２７２ａ’となり、凸状部２７７’はシャフト２５を支持し、端部２７２ａ’はシャフト２５から離れて設けられる。更に第２ばね２７２ｂは、円板部２７１の外周縁２７３から第１の板ばね２７２ａに隣接して設けられ、第１の板ばね２７２ａより短い所定の長さで、外周縁２７３からシャフト２５を離れる方向に延びて、大径の縦穴２１１の内壁面２１４に向かってその先端側が立上り部となりその端部２７２ｂ’が内壁面２１４に突き当たっている。

また、円板部２７１の中心部に形成される孔２７４は、シャフト２５が摺動可能な大きさとされている。したがって、上記制振手段２７は、円板部２７１の孔２７４にシャフト２５が挿入してシャフト２５に装着され、しかも装着に際して、制振手段２７の円板部２７１は、弁本体２に形成されている大径の縦穴２１１の底部２１３に載置されてシャフト２５の外周面と大径の縦穴２１１の内壁面２１４との間に配置されるシール部材であるＯリング２６の上面に、帯状部２７５により圧接して密着することとなって設けられる。
しかも、制振手段２７の第１の板ばね２７２ａは、シャフト２５の外周に弾接して摺動可能に支持され、その膨出部２７６の高い弾性力により湾曲部２７７が当接される。

更にまた、制振手段２７の第２の板ばね２７２ｂは、その先端側から立ち上がってその端部２７２ｂ’が大径の縦穴２１１の内壁面２１４に突き当たるので、前記シール部材の動きによる移動に対して弾性による圧接力を向上させて帯状部２７５はシール部材２６に密着できる。これにより、制振手段２７は、シール部材に弾性による拘束力を与えて、シール部材のずれによる移動を阻止する阻止機能が一体に設けられて配置される形状に構成されている。

そして、弁本体２において、パワーエレメント１４のダイヤフラム１７よりも下側に形成された冷媒通路５１を流通するエバポレータから送出された冷媒の温度及び圧力が、パワーエレメント１４に伝達され、その温度、圧力を感知する。
以上のように構成された温度膨張弁１において、高温、高圧の冷媒が配管接続穴３を通って冷媒通路３１から弁室１１に導入される冷媒は、弁孔７を通過して冷媒通路３２に流入する。この際、冷媒は弁座８と弁体９との間の可変オリフィスにより断熱膨張されて低温、低圧の冷媒になり、配管接続穴４を通ってエバポレータへ送出される。

この冷媒は、エバポレータにて蒸発し、エバポレータの出口から送出された冷媒は配管接続穴５を通って冷媒通路５１を流れて、配管接続穴６を経てコンプレッサへと流入する。上記冷媒が、冷媒通路５１を流れるときに、その一部が均圧室２０に流入されて均圧室２０に露出しているシャフト２５及びダイヤフラム１７を介して冷媒の温度が感圧室１９に伝達され、パワーエレメント１４は、エバポレータの出口から送出された冷媒の温度及び圧力を感知することとなる。これにより、パワーエレメント１４では、その伝達された冷媒の温度及び圧力に対応して感温室１９内の冷媒の圧力をダイヤフラム１７に負荷する。この結果、ダイヤフラム１７がシャフト２５の軸線方向に変位し、この変位はダイヤフラム変位規制部材１８及びシャフト２５を介して弁体９に伝達される。これにより、弁体９を弁座８に対して接近または離間させ、所謂弁リフトが制御され、エバポレータへ送出される冷媒の流量が制御される。

かかる構成において、冷媒通路３１から弁室１１に流入する高温、高圧の冷媒が弁孔７の通過時、通過後にシャフト２５の振動が生じたとしても、制振手段２７は、シャフト２５に対して第１のばね２７２ａの高い弾性力により摺接するので、シャフト２５の軸線方向の動きを抑制する拘束力を発生させることができ、その動作を安定させることが可能となり、シャフトの振動によって生じる温度膨張弁１の騒音の発生と冷媒流量の正確な制御を実施できる。

更に、冷媒の配管接続穴３に導入される冷媒が急激な圧力変動を生じた場合に、その圧力変動をシャフト２５が受けても、シャフト２５の軸線方向の動きが、制振手段２７の一方の板ばね２７ａの弾性力によって抑制されるので、温度膨張弁１の騒音の発生を防止し、冷媒流量の正確な制御を実施できる。

更には、弁体９の所謂ハンチング現象により、弁の過敏な開閉動作によっても、シール部材となるＯリング２６は制振手段２７の円板部２７１の帯状部２７５が圧接されており、その圧接は、第２の板ばね２７２ｂが弾性力により大径の縦穴２１１の内壁面２１４に突き当り、更にその端部２７２ｂ’が食い込むので、弾性による拘束力を与えて、その移動に対して阻止する阻止機能が作用し、Ｏリング２６は帯状部２７５の全周にて圧接されるので、安定に大径の縦穴２１１に位置することになる。

したがって、制振手段２７は、シャフト２５の制振機能に、更にシール部材の移動を阻止する阻止機能を一体に形成して構成できることとなり、阻止機能のための別部品を必要としない温度膨張弁を提供でき、温度膨張弁の組立て性の向上と低コストとを実現できる。

更にまた、以上の実施の形態によれば、制振手段２７を構成する板状部２７２の第１の板ばね２７２ａ及び第２の板ばね２７２ｂをそれぞれ３枚で形成した場合を述べたが、板状部２７２の板ばねの数は６枚に限らず、８枚にて形成し、第１の板ばねを４枚とし、第２の板ばねを４枚として隣接して設けることが可能であり、かかる板状部の枚数を増加して形成することにより、更に安定した制振手段２７が構成される。

本発明による第１実施形態に係る温度膨張弁の構成を示す縦断面図である。 図１の実施形態の制振手段をシャフトに装着した構成を示す斜視図である。 図２の制振手段の平面図である。 図３ＡのＢ−Ｂ線の断面図である。 図１の実施形態の制振手段の展開図である。

符号の説明

１ 温度膨張弁
２ 弁本体
３，４ 配管接続穴
５，６ 配管接続穴
７ 弁孔
８ 弁座
９ 弁体
１０ 弁体支持部材
１１ 弁座
１４ パワーエレメント
１７ ダイヤフラム
１８ ダイヤフラム変位規制部材
１８１ 凹所
１９ 感温部
２０ 均圧室
２１ 弁本体の上端部
２１１ 大径の縦穴
２１２ 小径の縦穴
２１３ 底部
２１４ 内壁面
２５ シャフト
２５１ 上端部
２５２ 中央部
２５３ 下端部
２６ Ｏリング
２７ 制振手段
２７１ 円板部
２７２ 板状部
２７２ａ 一方の板ばね
２７２ｂ 他方の板ばね
２７２ａ’ 端部
２７２ｂ’ 端部
２７３ 外周縁
２７４ 中心孔
２７５ 帯状部
２７６ 膨出部
２７７ 湾曲部
２７７’ 凸部

Claims (7)

1. エバポレータから送出される低圧冷媒の温度及び圧力の変化に応じて位置が変位するダイヤフラムと、その変位が伝達されるシャフトと、該シャフトによる弁本体内に設けられた弁体のオリフィスへの接離により、エバポレータに向かう高圧冷媒の流量を制御する温度式膨張弁において、前記シャフトの振動を抑制する制振手段が、前記高圧冷媒と前記低圧冷媒の流通を防止するシール部材の移動を阻止する阻止機能が一体に設けられ形成されていることを特徴とする温度膨張弁。
2. 前記制振手段が、円板部と該円板部の外周から放射状に一体に形成された板状部とを有し、前記円板部は、その一部が前記ダイヤフラム方向に延びて前記シャフトに当接するとともにその他の一部が前記弁本体方向に延びてその内壁面に当接していることを特徴とする請求項１に記載の温度膨張弁。
3. 前記板状部の一部は、前記シャフトの外周に圧接するように形成された第１の板ばねであり、前記他の一部は前記弁本体の内部に突き当たるように形成された第２の板ばねであることを特徴とする請求項２に記載の温度膨張弁。
4. 前記円板部は、中心に形成された前記シャフトが貫通する孔を有し、前記第１の板ばねは、その先端側に形成された湾曲部を有し、前記第２の板ばねは、その先端側に形成された立ち上り部を有して構成され、前記湾曲部が前記シャフトに圧接するとともに前記立ち上げ部の端部が前記シャフト内部に突き当てられることを特徴とする請求項３に記載の温度膨張弁。
5. 前記円板部は、前記孔の周囲に環状に形成された帯状部を有し、前記第１の板ばねは、前記湾曲部に延設して形成された膨出部を有して構成され、前記帯状部は前記円板部側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の温度膨張弁。
6. 前記湾曲部は、前記圧接する箇所に折り曲げ部が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の温度膨張弁。
7. 前記第１の板ばねと第２の板ばねとは、前記円板部に同一個数形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の温度膨張弁。

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