JP2008039262A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】温度式の膨張弁の加工コストを低減させる。
【解決手段】パワーエレメント２を構成するロアハウジング５の中央部を深絞り加工することによって筒状の弁ボディ１０を一体に形成し、その弁ボディ１０の開口端の端面を弁座１１とする。その弁座１１に対して弁体１２が接離自在に配置され、その弁体１２は、ダイヤフラム６の変位を弁体１２に伝達するシャフト１６と一体に形成され、そのシャフト１６は弁ボディ１０にその軸線方向に進退自在保持されている。弁体１２はスプリング１３によって閉弁方向に付勢されており、そのスプリング１３は筒状のスプリングホルダ１４によって受けられている。スプリングホルダ１４は、弁ボディ１０の外側に嵌着され、弁ボディ１０に対する押し込み量でスプリング１３のばね荷重を調整し、この膨張弁１のセット値を調整している。
【選択図】図１

Description

本発明は膨張弁に関し、特に車両用空調装置の冷凍サイクルにて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温度式の膨張弁に関する。

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と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（たとえば特許文献１参照）。

この温度式の膨張弁は、ブロックタイプと呼ばれているもので、弁部を内蔵した直方形のブロックと、エバポレータから戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知して弁部を制御するパワーエレメントとを有している。ブロックは、その側面に４つの接続穴、すなわち、レシーバから高温・高圧の冷媒が供給される高圧配管を接続する接続穴と、この膨張弁にて膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ送り出す低圧配管を接続する接続穴と、エバポレータ出口からの戻り配管を接続する接続穴と、この膨張弁を通過した冷媒をコンプレッサへ戻すための配管を接続する接続穴とを有しており、４本の配管の継手の機能を有している。ブロックには、また、その長手方向の一方の端面にパワーエレメントを螺合するためのねじ穴と、その他方の端面に弁部のセット値を外部から調整するためのアジャストねじが螺合されるねじ穴とを有している。これらの接続穴およびねじ穴は、中実のブロックに対してそれぞれ切削加工およびねじ加工を施すことによって形成される。
特開２００２−１１５９３８号公報

しかしながら、ブロックタイプの膨張弁では、配管用の接続穴およびパワーエレメントおよびアジャストねじ用のねじ穴の他に、弁体およびスプリングを収容する空間、弁孔、パワーエレメントによる冷媒の温度および圧力の感知を弁体へ伝達するロッドの保持孔、接続穴に挿入した配管を固定するためのボルト貫通孔、配管固定用の板を固定するボルト用のねじ穴など、多くの切削加工およびねじ加工が必要であり、加工コストが高いという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加工コストを低減させた膨張弁を提供す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、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するパワーエレメントと、感知した冷媒の温度および圧力に応じて前記エバポレータに送り出す冷媒の流量を制御する弁部とを備えた膨張弁において、前記弁部は、弁座が一体に形成された筒状の弁ボディと、前記弁座に対して接離自在に配置された弁体と、前記弁体と一体に形成され前記弁ボディに保持されて前記パワーエレメントが感知した冷媒の温度および圧力の変化を前記弁体へ伝達するシャフトと、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記弁ボディに嵌着され前記弁ボディとの軸線方向の相対位置を可変することで前記スプリングのばね荷重を調整する筒状のスプリングホルダとを有し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、弁ボディおよびスプリングホルダを安価な筒状部材によって形成され、しかも、これらの嵌着位置を変更することで容易にセット値の調製が可能になる。

本発明の膨張弁は、弁部のボディ部分を筒状の弁ボディと筒状のスプリングホルダとで構成したので、高価な切削加工が不要な安価な筒状部材を原料として使用することができ、必要な加工も、切断穴あけ以外に簡単なプレス加工で済むことから、加工コストを大幅に低減することができるという利点がある。

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の構成を示す断面図である。
この膨張弁１は、図の上方に位置して冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメント２と図の下方に位置して冷媒の流量を制御する弁部３とを有している。パワーエレメント２は、厚い金属製の板をプレス加工することによって形成されたアッパーハウジング４およびロアハウジング５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ある金属薄板からなるダイヤフラム６と、このダイヤフラム６の下面に配置されたダイヤフラム受け盤７とを備え、これらの外周縁部を全周溶接することによって構成されている。アッパーハウジング４とダイヤフラム６とによって囲まれた部屋には、冷凍サイクルに使用されている冷媒などのガスが充填され、金属ボール８をアッパーハウジング４の充填孔に溶接することによりガスが封止されて感温室を構成している。ロアハウジング５には、エバポレータから出た冷媒を導入するための少なくとも１つの通気孔９が穿設されている。

弁部３は、ロアハウジング５の中央部を深絞り加工することによって筒状の弁ボディ１０が一体に形成されている。弁ボディ１０の図の下方の端面は、弁座１１を構成している。この弁座１１の図の下方には、弁体１２が弁座１１に対して接離自在に配置され、スプリング１３によって閉弁方向に付勢されている。このスプリング１３の図の下端は、スプリングホルダ１４によって受けられている。スプリングホルダ１４は、金属製の筒をプレス加工することによって作られ、弁ボディ１０の外側に嵌着することによって弁ボディ１０に固定され、その弁ボディ１０に対する押し込み量によって弁ボディ１０との軸線方向の相対位置を可変することでスプリング１３のばね荷重を調整し、これによってこの膨張弁１のセット値を調整している。

弁ボディ１０は、その側部に冷媒入口１５が穿設され、これに対応して、スプリングホルダ１４にも開口部が形成されている。弁ボディ１０の中には、パワーエレメント２が感知した冷媒の温度および圧力の変化に応じて変化するダイヤフラム６の変位を弁体１２へ伝達するシャフト１６が軸線方向に進退自在に保持されている。シャフト１６は、弁体１２と一体に形成され、冷媒入口１５に対応する位置では縮径されていて冷媒通路を形成し、頂部はダイヤフラム受け盤７に遊嵌されている。また、シャフト１６は、その縮径部と頂部との間に溝が周設されていて、その溝にＯリング１７が配置され、冷媒入口１５に導入された高圧の冷媒がダイヤフラム６の下方の部屋に漏れないようにしている。ここで、シャフト１６の外径および弁座１１の内径をほぼ同じにし、シャフト１６の縮径部に高圧の冷媒を導入するようにしている。これにより、高圧の圧力が弁体１２に対して開弁方向に、シャフト１６に対しては閉弁方向にほぼ同じように作用するので、弁体１２は、高圧圧力の変動の影響を受けることがなく、ほぼパワーエレメント２の駆動力だけで弁リフトを制御することができる。

さらに、冷媒入口１５に導入される高圧の冷媒が弁ボディ１０の外周から漏れるのを防ぐために、ロアハウジング５とスプリングホルダ１４の上端部との間の弁ボディ１０にＯリング１８が周設され、冷媒入口１５に対応するスプリングホルダ１４の開口部より下方位置にてスプリングホルダ１４にＯリング１９が周設されている。なお、この実施の形態では、Ｏリング１９の移動を規制するためのリブ２０がスプリングホルダ１４に形成されている。

このようにして構成された膨張弁１は、エバポレータから出た冷媒が通気孔９を介してダイヤフラム６とロアハウジング５との間の部屋に入り、その温度および圧力をパワーエレメント２が感知する。パワーエレメント２は、高い冷媒の温度を感知すると、感温室の圧力が上昇するので、ダイヤフラム６が弁部３の側に変位し、低い温度を感知すると、感温室のガスが凝縮して圧力が低下するので、ダイヤフラム６が弁部３の側と反対の側に変位する。同様に、パワーエレメント２は、高い冷媒の圧力を感知すると、ダイヤフラム６が弁部３の側と反対の側に変位し、低い温度を感知すると、ダイヤフラム６が弁部３の側に変位する。そのダイヤフラム６の変位は、ダイヤフラム受け盤７およびシャフト１６を介して弁体１２に伝達され、弁部３を開閉する。これにより、膨張弁１は、エバポレータから出た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ことができる。

次に、このような第１の実施の形態に係る膨張弁１を車両用空調装置の冷凍サイクルに適用した例を以下に示す。
図２は第１の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。

この適用例は、膨張弁１をエバポレータ２１からコンプレッサへの戻り低圧配管内であって、エバポレータ２１の出入口に設置した例である。エバポレータ２１は、複数のアルミニウムのプレートを積層して構成されるもので、そのヘッダ部分に冷媒を導入する冷媒入口２２および冷媒を導出する冷媒出口２３を有している。冷媒入口２２には、入口配管２４が接合され、さらに、入口配管２４および冷媒出口２３を囲うように筒状の連結管２５がエバポレータ２１に接合されている。これら入口配管２４および連結管２５は、積層されたプレートを炉中ろう付け加工することによってエバポレータ２１を形成するときに同時にろう付けされることで、エバポレータ２１に気密に接合される。

その連結管２５には、一端が閉止された筒状のケース２６が接続され、そのケース２６の中に膨張弁１が収容される。このとき、膨張弁１は、樹脂ボディ２７に装着して使用される。樹脂ボディ２７は、冷媒入口通路２８および冷媒出口通路２９を有し、冷媒入口通路２８は、ケース２６に溶接された高圧配管３０とケース２６内で接続され、冷媒出口通路２９は、エバポレータ２１の入口配管２４に接続されている。また、パワーエレメント２のアッパーハウジング４には、樹脂製の断熱カバー３１が取り付けられていて、パワーエレメント２が冷媒の温度変化に対して過敏に反応することがないようにしている。

また、樹脂ボディ２７は、冷媒入口通路２８と反対側の外表面に凹部３２を有している。ケース２６の中に膨張弁１を挿入した後に、冷媒入口通路２８をケース２６の外側から支持しながら、ケース２６の高圧配管３０が接続されている開口部とは逆側にて、樹脂ボディ２７の凹部３２に向けてケース２６を内側に変形させるようにかしめ加工して、樹脂ボディ２７を高圧配管３０が接続されている開口部の側へ押圧するようにしている。これにより、かしめ加工前は、Ｏリング３３を装着した状態での樹脂ボディ２７のケース２６への挿入を容易にするとともに、かしめ加工後は、冷媒入口通路２８と高圧配管３０との接続部におけるＯリング３３によるシールをより確実にするようにしている。

連結管２５とケース２６との接続は、連結管２５に形成されたリブと係止されるプレート３４と、ケース２６の開口端に形成された段差部と係止されるプレート３５とをボルト３６で締結することによって行われている。なお、コンプレッサの入口側に接続される低圧配管は、図示はしないが、紙面の面に直角の方向のケース２６の側面において溶接されている。また、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。

図３は第２の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。この図３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ついて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、スプリングホルダ１４をリブのないストレート構造にしている。この適用例では、高圧配管３０とコンプレッサの入口側に接続される低圧配管３７とが同心配置された二重管の場合を示している。

ここで、膨張弁１ａを装着している樹脂ボディ２７は、その冷媒入口通路２８がケース２６内にて高圧配管３０に直接接続され、それと逆側の凹部３２に向けてケース２６を内側に変形させて、樹脂ボディ２７を高圧配管３０の側へ押圧し、Ｏリング３３によるシール性能を向上させている。また、膨張弁１ａのスプリングホルダ１４をリブのないストレート構造としているので、スプリングホルダ１４に周設されているＯリング１９は、冷媒出口通路２９の内側に形成された段差部と冷媒出口通路２９に挿入されたＯリング規制部材３８とによって位置決めされている。このＯリング規制部材３８は、また、その反対側にて、エバポレータ２１の入口配管２４と冷媒出口通路２９との接続部に配置されたＯリング３９の位置決めも行っている。

樹脂ボディ２７は、筒状のケース２６内にその開口端から挿入するため全体的に円筒状の外形を有し、一方、低圧配管３７の先端の端面は平面になっている。この樹脂ボディ２７と低圧配管３７との接続部における形状の違いを吸収するために、それらの間に円周方向に厚さを変えたワッシャ４０が配置されている。

また、この適用例では、ケース２６と連結管２５との接続は、パイプクランプ４１によって行い、ケース２６と低圧配管３７との接続は、Ｏリング４２とかしめ加工とにより行うようにしている。ケース２６は、その筒状部の側面に外側に延出された筒状のジョイント部４３がプレス加工により一体に形成され、低圧配管３７は、その先端にＯリング４２を位置決めするようフランジとリブとが形成されている。ケース２６と低圧配管３７との接続は、膨張弁１ａを装着した樹脂ボディ２７をケース２６に挿入し、高圧配管３０を冷媒入口通路２８に合わせて低圧配管３７をジョイント部４３に挿入した後、そのジョイント部４３の開口端をかしめ加工しながら、その逆側のケース２６の面をジョイント部４３の側へ変形させるようにかしめ加工することによって行う。このようにして組み立てられたケース２６は、冷媒出口通路２９をエバポレータ２１の入口配管に合わせて連結管２５に嵌合し、ケース２６と連結管２５とをパイプクランプ４１によって接続する。

なお、パワーエレメント２に被着された断熱カバー３１は、図示はしないが、フックで樹脂ボディ２７に掛止することができるようにしてあり、これによって膨張弁１ａを樹脂ボディ２７に固定するようにしている。

図４は第３の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。この図４において、図２に示した構成要素と同じ構成要素について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、第１および第２の実施の形態に係る膨張弁１，１ａがセット値の調整後に樹脂ボディ２７に装着するのに対し、樹脂ボディ２７を含めて構成され、セット値の調整と組み立てが同時に行われるようにしている。

すなわち、この膨張弁１ｂでは、スプリングホルダ１４を、ロアハウジング５と一体に形成された弁ボディ１０の外側に嵌着される固定管４４と、その固定管４４の開口部に圧入されるばね受け部材４５とで構成している。固定管４４は、弁ボディ１０に嵌合される部分とこれよりも拡径されてスプリング１３のためのばね受け部材４５が圧入される部分とからなり、これらの間の段差部にＯリング１９を配置している。

ここで、膨張弁１ｂの組み立てを行うときには、弁ボディ１０を樹脂ボディ２７に挿入し、その反対側の冷媒出口通路２９から固定管４４を挿入して弁ボディ１０に嵌合し、さらに固定管４４を押し込むことによって弁ボディ１０が位置している樹脂ボディ２７の掛止部２７ａをロアハウジング５と固定管４４とでＯリング１９を介して挟み込み、膨張弁１ｂを樹脂ボディ２７に固定する。最後に、ばね受け部材４５を固定管４４に圧入し、その圧入量を調整しながら、スプリング１３のばね荷重を調整してセット値の調整をすることになる。

このようにして組み立てられた膨張弁１ｂは、樹脂ボディ２７の冷媒入口通路２８によって高圧配管３０に接続され、樹脂ボディ２７の冷媒出口通路２９によってエバポレータ２１の入口配管２４に接続されているのは、図２に示した第１の実施の形態に係る膨張弁１と同じである。

図５は第４の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。この図５において、図３に示した構成要素と同じ構成要素について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では、弁ボディ１０に形成された冷媒入口１５におけるシールを１つのＯリングで行い、スプリングホルダ１４が膨張弁１ｃの出口配管を兼ねた構成にしている。

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、弁ボディ１０の冷媒入口１５を挟んで弁ボディ１０の軸線方向両側に２つのＯリングを配置し、冷媒入口１５のある弁ボディ１０の全周に高圧の冷媒が供給されるように構成しているが、この膨張弁１ｃでは、弁ボディ１０の冷媒入口１５の周りにＯリング４６を配置して、冷媒入口１５と樹脂ボディ２７の冷媒入口通路２８とを接続するようにしている。このため、樹脂ボディ２７の冷媒入口通路２８にカラー４７およびＯリング３３，４６を収容して、弁ボディ１０の冷媒入口１５に対応して円筒形のスプリングホルダ１４に形成された開口部と、同様に円筒形のケース２６に形成されて高圧配管３０が溶接されている開口部との間をカラー４７で接続し、Ｏリング３３，４６によってシールするようにしている。さらに、ケース２６の高圧配管３０が接続されている開口部とは逆側にて、樹脂ボディ２７の凹部３２に向けてケース２６を内側に変形させ、樹脂ボディ２７を高圧配管３０が接続されたケース２６の開口部の方向へ押圧して、Ｏリング３３，４６によるシールをより確実なものにしている。

また、スプリングホルダ１４は、その先端にＯリング１９が保持される溝を形成するように全周にわたって内側に突設した形状に加工されており、その内側に突設した部分がスプリング１３のばね受けになっている。さらに、このスプリングホルダ１４は、その先端が樹脂ボディ２７より突出していて、膨張弁１ｃの出口配管としてエバポレータ２１の入口配管２４に直接接続している。

また、この膨張弁１ｃにおいても、図４に示した第３の実施の形態に係る膨張弁１ｂと同様に、樹脂ボディ２７はロアハウジング５とスプリングホルダ１４とによって挟持される掛止部２７ａを有しているので、セット値の調整は、弁ボディ１０を樹脂ボディ２７に装着した後に行われる。

図６は第５の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。この図６において、図５に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第５の実施の形態に係る膨張弁１ｄは、筒状のケース２６の開口部にこれを塞ぐように設置されるもので、第４の実施の形態に係る膨張弁１ｃとほぼ同じ構成を有しているが、パワーエレメント２の外周部でシールを行うために、ロアハウジング５の外周部にＯリング４８を嵌めることができる段差部を形成している。

この適用例では、エバポレータ２１は、その冷媒入口２２および冷媒出口２３に接続される同心配置の入口配管２４およびケース２６が接合され、ケース２６には高圧配管３０および低圧配管３７（図示していない）が接合されている。膨張弁１ｄは、ケース２６の開口端から挿入され、スプリングホルダ１４と入口配管２４とを接続しながら、樹脂ボディ２７の冷媒入口通路２８と高圧配管３０を接合したケース２６の開口部とが接続されるまで押し込まれる。そして、ケース２６の開口端、パワーエレメント２および断熱カバー３１をパイプクランプ４１または他の適当な留め具によってケース２６の軸線方向に挟持することで膨張弁１ｄをケース２６に固定する。このとき、戻り低圧配管と大気との間のシールは、Ｏリング４８によって行われる。

図７は第６の実施の形態に係る膨張弁を示す断面図である。
この第６の実施の形態に係る膨張弁５１は、図の上方に位置して冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメント５２と図の下方に位置して冷媒の流量を制御する弁部５３とを有している。パワーエレメント５２は、厚い金属製の板をプレス加工することによって形成されたアッパーハウジング５４およびロアハウジング５５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ある金属薄板からなるダイヤフラム５６と、このダイヤフラム５６の下面に配置されたダイヤフラム受け盤５７とを備え、これらの外周縁部を全周溶接することによって構成されている。アッパーハウジング５４とダイヤフラム５６とによって囲まれた部屋には、冷凍サイクルに使用されている冷媒などのガスが充填され、金属ボール５８をアッパーハウジング５４の充填孔に溶接することによりガスが封止されて感温室を構成している。ロアハウジング５５には、エバポレータから出た冷媒を導入するための少なくとも１つの通気孔５９が穿設されている。そして、ロアハウジング５５の中央部には、深絞り加工することによって筒状の嵌合部６０が一体に形成されている。

弁部５３は、嵌合部６０に圧入することによってパワーエレメント５２と結合される筒状の弁ボディ６１を有している。この弁ボディ６１は、金属製の筒を図の下方の約半分が大径となるように部分的に縮管または拡管することによってその境界位置に段差部を形成し、膨張弁５１の弁座６２を構成している。この弁座６２の図の下方には、弁体６３が弁座６２に対して接離自在に配置され、スプリング６４によって閉弁方向に付勢されている。このスプリング６４の図の下端は、スプリングホルダ６５の端面によって受けられている。スプリングホルダ６５は、弁ボディ６１に圧入することによって弁ボディ６１に固定され、その圧入量によってスプリング６４のばね荷重を調整し、この膨張弁５１のセット値を調整している。

弁ボディ６１は、その側部に高圧の冷媒が導入される冷媒入口６６が穿設されている。弁ボディ６１の中には、ダイヤフラム５６の変位を弁体６３へ伝達するシャフト６７が軸線方向に進退自在に保持されている。シャフト６７は、弁体６３と一体に形成され、冷媒入口６６に対応する位置では縮径されていて冷媒通路を形成し、頂部はダイヤフラム受け盤５７に遊嵌されている。また、シャフト６７は、その縮径部と頂部との間に溝が周設されていて、その溝にＯリング６８が配置され、冷媒入口６６に導入された高圧の冷媒がダイヤフラム５６の下方の部屋に漏れないようにしている。さらに、シャフト６７の外径および弁座６２の内径をほぼ同じにし、シャフト６７の縮径部に高圧の冷媒を導入するようにしている。これにより、高圧の圧力が弁体６３に対して開弁方向に、シャフト６７に対しては閉弁方向にほぼ同じように作用するので、弁体１２は、高圧圧力の変動の影響を受けることがなく、ほぼパワーエレメント２の駆動力だけで弁リフトを制御することができる。また、この膨張弁５１は、冷媒入口６６に導入される高圧の冷媒が弁ボディ６１の外周から漏れるのを防ぐために、ロアハウジング５直下の嵌合部６０にＯリング６９が周設され、スプリングホルダ６５にＯリング７０が周設されている。このＯリング７０については、弁ボディ６１の下端面とスプリングホルダ６５の下端部に形成されたフランジ部との間に位置決めされている。

図８は第６の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。
この適用例は、エバポレータ７１が同心配置された入口配管７２および出口配管７３を有するものであって、そのエバポレータ７１からコンプレッサへの戻り低圧配管内に膨張弁５１を設置した例である。このエバポレータ７１は、２つのヘッダ部分とそれらの間を複数のパイプで接続してなるコア部とからなり、ヘッダ部分の一方は、入口配管７２および出口配管７３が二重管の構造になっている。その二重管の内側に配置された入口配管７２は、ヘッダ部分の中間位置まで内方に延びていて、その先端部分がヘッダ部分を奥行き方向に二分するように仕切っている。これにより、ヘッダ部分は、図の右半分が戻り集合空間を構成し、残りの左半分が往き集合空間を構成している。

エバポレータ７１の出口配管７３には、一端が閉止された筒状のケース７４が接続され、そのケース７４の中に膨張弁５１が収容される。このとき、膨張弁５１は、樹脂ボディ７５に装着して使用される。樹脂ボディ７５は、膨張弁５１の弁部５３が挿嵌される貫通孔とこの貫通孔から直角方向に開けられた冷媒入口通路７６とを有し、貫通孔には膨張弁５１の冷媒入口６６が樹脂ボディ７５の冷媒入口通路７６と連通するように弁部５３が圧入されている。これにより、冷媒入口通路７６とパワーエレメント５２との間は、Ｏリング６９によってシールされ、冷媒入口通路７６とエバポレータ７１の出口配管７３内の空間とは圧入による緊密な接触によりシールされている。

ケース７４には、レシーバから高温・高圧の冷媒が供給される高圧配管７７が溶接され、コンプレッサの入口側に接続される低圧配管は、図示はしないが、たとえば紙面の面に直角の方向のケース７４の側面に溶接されている。樹脂ボディ７５は、その冷媒入口通路７６が高圧配管７７と連通するようケース７４内に配置され、冷媒入口通路７６のケース７４に対向する端面には、Ｏリング７８が配置されて、高圧の冷媒がケース７４内で戻り低圧配管内に漏れるのを防止している。このＯリング７８によるシールは、樹脂ボディ７５の冷媒入口通路７６と逆側に形成された凹部７９に向けてケース７４を内側に変形させ、樹脂ボディ７５を高圧配管７７の方向へ押圧することにより、より確実なものにしている。先端が突出するように樹脂ボディ７５に装着された弁ボディ６１は、エバポレータ７１の入口配管７２に接続され、Ｏリング７０によって出口配管７３との間のシールを行っている。また、パワーエレメント５２のアッパーハウジング５４には、樹脂製の断熱カバー８０が被着され、パワーエレメント５２が冷媒の温度変化に対して過敏に反応することがないようにしている。そして、ケース７４は、パイプクランプ８１によってエバポレータ７１の出口配管７３に接続され、Ｏリング８２によって大気への冷媒漏れを防止している。なお、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。

以上の構成によれば、エバポレータ７１を出た冷媒は、その出口配管７３からケース７４内に入り、図示しない低圧配管を通ってコンプレッサに流れる。そのとき、ケース７４を通過する冷媒の温度および圧力がパワーエレメント５２によって感知される。感知された冷媒の温度および圧力に応じてダイヤフラム５６が変位し、その変位は、ダイヤフラム受け盤５７およびシャフト６７を介して弁体６３に伝達され、そのリフト量が変化され、その結果、高圧配管７７から弁部５３を介してエバポレータ７１の入口配管７２へ流れる冷媒の流量が制御される。弁部５３で膨張された冷媒は、入口配管７２からエバポレータ７１内に入り、ここで、車室内の空気との熱交換によって蒸発され、出口配管７３から低圧配管を通ってコンプレッサへ戻る。

図９は第７の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。この図９において、図８に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第７の実施の形態に係る膨張弁５１ａは、第６の実施の形態に係る膨張弁５１が弁ボディ６１を樹脂ボディ７５に圧入することによって冷媒入口通路７６とエバポレータ７１の出口配管７３内の空間との間をシールしていたが、このシールを可撓性のリップ８３にて行うようにしている。このリップ８３は、樹脂ボディ７５において、弁ボディ６１のスプリングホルダ６５が圧入されている部分が挿入される開口部の周縁部を厚さの薄い筒状部で樹脂ボディ７５と一体に形成されている。これとともに、弁ボディ６１のスプリングホルダ６５が圧入されている拡管部分は、段差部からスプリングホルダ６５が圧入される位置にかけて楔を形成するようにテーパを有している。また、弁ボディ６１に圧入されたスプリングホルダ６５は、その先端を内側に屈曲させてばね受けにしている。

また、ここでは、冷媒の入口と出口とが並列に設けられたエバポレータ７１へ適用する場合を示している。そのために、樹脂ボディ７５は、膨張弁５１ａの冷媒出口をエバポレータ７１の冷媒入口８４に接続する冷媒出口通路８５を有し、この冷媒出口通路８５は、膨張弁５１ａの中心より冷媒入口８４の側に偏心して形成されている。

さらに、この適用例では、図９の（Ｂ）に示されるように、ケース７４内で高圧配管７７と膨張弁５１ａに高圧冷媒を導入する樹脂ボディ７５の冷媒入口通路７６との接続部において、ケース７４の高圧配管７７が溶接されている周囲近傍を平面に成形してある。これにより、ケース７４の内面と冷媒入口通路７６との間でシールを行うＯリング８６は、膨張弁５１ａを装着した樹脂ボディ７５をケース７４内に挿入するときの形状と、高圧配管７７が溶接されている側の逆側からケース７４を内側に変形して樹脂ボディ７５の冷媒入口通路７６を高圧配管７７の側に押圧することによってシールを行っているときの形状とが変わらないので、組み立て性が改善される。

なお、この適用例では、コンプレッサの入口に接続される低圧配管８７は、高圧配管７７に向けてケース７４を変形させる方向に直交する方向のケース７４の側面に溶接されている。また、ケース７４は、エバポレータ７１と一体に形成された連結管８８にパイプクランプ８９によって接続されている。

図１０は第７の実施の形態に係る膨張弁の別の適用例を示す断面図である。この図１０において、図９に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この適用例は、エバポレータ７１に平行配置の高圧配管７７および低圧配管８７が接続される途中に膨張弁５１ａを配置した例である。高圧配管７７および低圧配管８７は、その端部にジョイント部９０があらかじめ溶接により末端処理されている。ジョイント部９０は、２つの筒状部９１，９２がプレス加工にて一体に形成され、筒状部９１には高圧配管７７を貫通した状態で筒状部９１の端面と高圧配管７７の側面とを溶接し、筒状部９２には低圧配管８７を挿入してそれらの端面同士を溶接して、高圧配管７７および低圧配管８７との接合部をシールしている。そして、そのジョイント部９０は、パイプクランプ８１によってエバポレータ７１に接合されたケース７４と接続され、その継手部分は、Ｏリング９３によってシールするようにしている。

膨張弁５１ａは、冷媒入口通路７６および冷媒出口通路８５を有する樹脂ボディ７５に挿入されている。このとき、冷媒入口通路７６と冷媒出口通路８５との間のシールは、リップ８３によって行っている。好ましくは、断熱カバー８０と樹脂ボディ７５とをフックによって掛止することにより、膨張弁５１ａを樹脂ボディ７５に固定するとよい。

膨張弁５１ａが装着された樹脂ボディ７５は、ケース７４内にて、冷媒出口通路８５をエバポレータ７１の入口配管９４と接続し、冷媒入口通路７６を高圧配管７７と接続している。

図１１は第８の実施の形態に係る膨張弁を示す断面図である。
この第８の実施の形態に係る膨張弁１０１は、パワーエレメント１０２と弁部１０３とを有し、パワーエレメント１０２は、アッパーハウジング１０４、ロアハウジング１０５、ダイヤフラム１０６、およびダイヤフラム受け盤１０７を備えている。アッパーハウジング１０４とダイヤフラム１０６とによって囲まれ、ガスが充填された感温室は、金属ボール１０８によって封止され、ロアハウジング１０５には、複数の通気孔１０９が穿設されている。

弁部１０３は、ロアハウジング１０５の中央部を深絞り加工することによって一体に形成された筒状の外部ボディ１１０を有している。この外部ボディ１１０には、パワーエレメント１０２に近い側に筒状の第１ガイド１１１が圧入され、この第１ガイド１１１と軸線方向に離間した状態で筒状の第２ガイド１１２が圧入されている。これら第１ガイド１１１および第２ガイド１１２は、外部ボディ１１０とともに弁ボディを構成している。第２ガイド１１２は、その第１ガイド１１１と反対側の開口端がこの膨張弁１０１の弁座１１３を構成し、側面には、複数の冷媒入口１１４が穿設されている。第１ガイド１１１と第２ガイド１１２との間には、これらとシャフト１１９との間のクリアランスをシールするＯリング１１５が配置されている。また、第１ガイド１１１は、膨張弁１０１の全開時にダイヤフラム受け盤１０７に当接するようになっており、必要に応じて外部ボディ１１０への圧入量を調節することで、ダイヤフラム１０６の開弁方向の変位を規制することを可能にしている。

弁座１１３の図の下方には、弁体１１６が弁座１１３に対して接離自在に配置され、スプリング１１７によって閉弁方向に付勢されている。このスプリング１１７の図の下端は、スプリングホルダ１１８の下端面を内側に屈曲して形成された部分によって受けられている。スプリングホルダ１１８は、外部ボディ１１０に圧入することによって外部ボディ１１０に固定され、その圧入量によってスプリング１１７のばね荷重を調整し、この膨張弁１０１のセット値を調整している。

第１ガイド１１１および第２ガイド１１２の中には、ダイヤフラム１０６の変位を弁体１１６へ伝達するシャフト１１９が軸線方向に進退自在に保持されている。シャフト１１９は、弁体１１６と一体に形成され、冷媒入口１１４に対応する位置では縮径されていて冷媒通路を形成し、頂部はダイヤフラム受け盤１０７に遊嵌されている。さらに、シャフト１１９の外径および弁座１１３の内径をほぼ同じにし、シャフト１１９の縮径部に高圧の冷媒を導入するようにして、高圧をキャンセルする構成にしている。

外部ボディ１１０の外側には、筒状のシールリング規制部材１２０が嵌着され、これとロアハウジング１０５との間の外部ボディ１１０にＯリング１２１が周設され、シールリング規制部材１２０の下端面に当接するように外部ボディ１１０にＯリング１２２が周設されている。シールリング規制部材１２０は、Ｏリング１２１，１２２の軸線方向の移動を規制するよう作用する。そして、外部ボディ１１０およびシールリング規制部材１２０は、冷媒入口１１４に対応する位置にそれぞれ開口部が穿設されている。

この膨張弁１０１は、ロアハウジング１０５と一体に形成された外部ボディ１１０に安価な筒状部材を嵌着することによって弁ボディおよび弁座１１３を構成しているので、部材のコストを低減することができる。また、外部ボディ１１０に第１ガイド１１１および第２ガイド１１２を離間して圧入することにより弁ボディの側に溝を形成し、その溝にＯリング１１５を配置して内部シールを行うように構成したので、シャフト１１９はＯリング１１５によるシール部分が溝のないストレートな形状に形成することができる。

図１２は第８の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。
この適用例は、図１０に例示した場合と同様に、エバポレータ１３１に平行配置の高圧配管１３２および低圧配管１３３が接続される途中に膨張弁１０１を配置した例である。高圧配管１３２および低圧配管１３３は、その端部にジョイント部１３４があらかじめ溶接により末端処理されている。ジョイント部１３４は、２つの筒状部１３５，１３６がプレス加工にて一体に形成され、筒状部１３５には高圧配管１３２を貫通した状態で筒状部１３５の端面と高圧配管１３２の側面とを溶接し、筒状部１３６には低圧配管１３３を挿入してそれらの端面同士を溶接して、高圧配管１３２および低圧配管１３３との接合部をシールしている。そして、そのジョイント部１３４は、パイプクランプ１３７によってエバポレータ１３１に接合されたケース１３８と接続され、その継手部分は、Ｏリング１３９によってシールされている。

膨張弁１０１は、冷媒入口通路１４０および冷媒出口通路１４１を有する樹脂ボディ１４２に挿入され、図示はしないが、断熱カバー１４３が樹脂ボディ１４２とフック構造によって掛止することにより、膨張弁１０１を樹脂ボディ１４２に固定されている。

膨張弁１０１が装着された樹脂ボディ１４２は、ケース１３８内にて、冷媒出口通路１４１をエバポレータ１３１の入口配管１４４と接続し、冷媒入口通路１４０を高圧配管１３２と接続している。

第１の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 第３の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。 第４の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。 第５の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す断面図である。 第６の実施の形態に係る膨張弁を示す断面図である。 第６の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。 第７の実施の形態に係る膨張弁とその適用例を示す図であって、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 第７の実施の形態に係る膨張弁の別の適用例を示す断面図である。 第８の実施の形態に係る膨張弁を示す断面図である。 第８の実施の形態に係る膨張弁の適用例を示す断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 膨張弁
２ パワーエレメント
３ 弁部
４ アッパーハウジング
５ ロアハウジング
６ ダイヤフラム
７ ダイヤフラム受け盤
８ 金属ボール
９ 通気孔
１０ 弁ボディ
１１ 弁座
１２ 弁体
１３ スプリング
１４ スプリングホルダ
１５ 冷媒入口
１６ シャフト
１７，１８，１９ Ｏリング
２０ リブ
２１ エバポレータ
２２ 冷媒入口
２３ 冷媒出口
２４ 入口配管
２５ 連結管
２６ ケース
２７ 樹脂ボディ
２７ａ 掛止部
２８ 冷媒入口通路
２９ 冷媒出口通路
３０ 高圧配管
３１ 断熱カバー
３２ 凹部
３３ Ｏリング
３４ プレート
３５ プレート
３６ ボルト
３７ 低圧配管
３８ Ｏリング規制部材
３９ Ｏリング
４０ ワッシャ
４１ パイプクランプ
４２ Ｏリング
４３ ジョイント部
４４ 固定管
４５ ばね受け部材
４６ Ｏリング
４７ カラー
４８ Ｏリング
５１，５１ａ 膨張弁
５２ パワーエレメント
５３ 弁部
５４ アッパーハウジング
５５ ロアハウジング
５６ ダイヤフラム
５７ ダイヤフラム受け盤
５８ 金属ボール
５９ 通気孔
６０ 嵌合部
６１ 弁ボディ
６２ 弁座
６３ 弁体
６４ スプリング
６５ スプリングホルダ
６６ 冷媒入口
６７ シャフト
６８，６９，７０ Ｏリング
７１ エバポレータ
７２ 入口配管
７３ 出口配管
７４ ケース
７５ 樹脂ボディ
７６ 冷媒入口通路
７７ 高圧配管
７８ Ｏリング
７９ 凹部
８０ 断熱カバー
８１ パイプクランプ
８２ Ｏリング
８３ リップ
８４ 冷媒入口
８５ 冷媒出口通路
８６ Ｏリング
８７ 低圧配管
８８ 連結管
８９ パイプクランプ
９０ ジョイント部
９１，９２ 筒状部
９３ Ｏリング
９４ 入口配管
１０１ 膨張弁
１０２ パワーエレメント
１０３ 弁部
１０４ アッパーハウジング
１０５ ロアハウジング
１０６ ダイヤフラム
１０７ ダイヤフラム受け盤
１０８ 金属ボール
１０９ 通気孔
１１０ 外部ボディ
１１１ 第１ガイド
１１２ 第２ガイド
１１３ 弁座
１１４ 冷媒入口
１１５ Ｏリング
１１６ 弁体
１１７ スプリング
１１８ スプリングホルダ
１１９ シャフト
１２０ シールリング規制部材
１２１，１２２ Ｏリング
１３１ エバポレータ
１３２ 高圧配管
１３３ 低圧配管
１３４ ジョイント部
１３５，１３６ 筒状部
１３７ パイプクランプ
１３８ ケース
１３９ Ｏリング
１４０ 冷媒入口通路
１４１ 冷媒出口通路
１４２ 樹脂ボディ
１４３ 断熱カバー
１４４ 入口配管

Claims (13)

1. 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するパワーエレメントと、感知した冷媒の温度および圧力に応じて前記エバポレータに送り出す冷媒の流量を制御する弁部とを備えた膨張弁において、
   前記弁部は、弁座が一体に形成された筒状の弁ボディと、前記弁座に対して接離自在に配置された弁体と、前記弁体と一体に形成され前記弁ボディに保持されて前記パワーエレメントが感知した冷媒の温度および圧力の変化を前記弁体へ伝達するシャフトと、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記弁ボディに嵌着され前記弁ボディとの軸線方向の相対位置を可変することで前記スプリングのばね荷重を調整する筒状のスプリングホルダとを有していることを特徴とする膨張弁。
2. 前記シャフトは、前記弁座とほぼ同じ径を有し、前記弁体との接続部に縮径部を有し、前記縮径部と前記弁ボディとの間の空間を冷媒入口とし、前記スプリングホルダを冷媒出口としたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
3. 前記弁ボディは、前記パワーエレメントを構成する前記弁部側のハウジングの中央部を深絞り加工することによって前記ハウジングと一体に形成され、開口端が前記弁座を構成していることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
4. 前記弁部が装着されることによって、前記弁部の冷媒入口および冷媒出口にそれぞれ連通する冷媒入口通路および冷媒出口通路を持った樹脂ボディを備えていることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
5. 前記樹脂ボディは、前記弁部の挿入方向にて前記ハウジングと前記スプリングホルダとにより挟持される掛止部を有していることを特徴とする請求項４記載の膨張弁。
6. 前記弁ボディは、前記パワーエレメントを構成する前記弁部側のハウジングの中央部一体に形成された嵌合部に嵌合され、内部に前記シャフトを収容する第１筒状部と、前記第１筒状部よりも大径であって前記弁体および前記スプリングを収容し、開口端には前記スプリングホルダが圧入される第２筒状部とを有し、前記第１筒状部と前記第２筒状部との境界位置の段差部が前記弁座を構成していることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
7. 前記弁部が装着されることによって、前記弁部の冷媒入口および冷媒出口にそれぞれ連通する冷媒入口通路および冷媒出口通路を持った樹脂ボディを備えていることを特徴とする請求項６記載の膨張弁。
8. 前記弁部は、前記冷媒入口通路と前記冷媒出口通路との間の通路に前記第２筒状部が圧入されることで前記樹脂ボディに装着されていることを特徴とする請求項７記載の膨張弁。
9. 前記弁部は、前記冷媒入口通路と前記冷媒出口通路との間の通路に形成された可撓性のリップに前記第２筒状部が圧入されることで前記樹脂ボディに装着されていることを特徴とする請求項７記載の膨張弁。
10. 前記第２筒状部は、前記段差部から前記スプリングホルダが圧入される位置にかけて楔を形成するようにテーパを有していることを特徴とする請求項９記載の膨張弁。
11. 前記弁ボディは、前記パワーエレメントを構成する前記弁部側のハウジングの中央部を深絞り加工することによって前記ハウジングと一体に形成された外部ボディと、前記外部ボディの前記パワーエレメントに近い側に圧入された筒状の第１ガイドと、前記第１ガイドと離間した状態で前記外部ボディに圧入された筒状の第２ガイドとを有し、前記第２ガイドの前記第１ガイドと反対側の開口端が前記弁座を構成し、前記スプリングホルダが前記外部ボディの開口部に圧入されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
12. 前記弁部は、前記第１ガイドと前記第２ガイドとの間に配置されて前記第１ガイドおよび前記第２ガイドと前記シャフトとの間のクリアランスをシールするシールリングを備えていることを特徴とする請求項１１記載の膨張弁。
13. 前記弁部は、前記外部ボディの外側に嵌着されて前記外部ボディの外側に周設されるシールリングの軸線方向の移動を規制する筒状のシールリング規制部材を備えていることを特徴とする請求項１１記載の膨張弁。
    

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