JP2011230598A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置の生産工場だけでなく、車両組立工場においても、空調装置を仕様に応じて簡易に作り分けることができるようにして、エアコンユニットの輸送・管理コストや、車両組立工場での保管スペースを低減できるようにすることを目的とする。
【解決手段】車種による仕様の違いに応じて、膨張弁１４における圧力の設定値を、圧力調節ねじにより予め設定しておき、該膨張弁１４を車種に合わせて選択して、エアコンユニット１６にワンタッチで組み付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

空調装置等に用いられ、冷媒を膨張させるための膨張弁が開示されている（特許文献１参照）。この膨張弁では、冷媒の流量を制御するための弁体の開口度を、ばねの押圧力により設定するようになっており、弁本体の下端部に、該ばねの押圧力（圧力の設定値）を調整するための調節ねじが設けられている。

特開平１１−３２５６６１号公報

膨張弁における圧力の設定値は、空調装置の仕様の違いによって最適値が異なるため、該仕様に応じて各々変えられている。また膨張弁の搭載位置については、エンジンコンパートメント内では搭載スペースの確保が非常に厳しく、空調装置の性能上、室内熱交換器（エバポレータ）の近辺とすることが有効である。このため現在では、膨張弁は、空調装置の生産工場において、予め圧力が設定された状態でエアコンユニット内に組み付けられて出荷されることがほとんどであり、組付け後は設定値の変更はできないようになっている。

一方エアコンユニットへの膨張弁の組付け作業には、繊細なトルク管理や特殊工具の使用や、組付け品質の確保が必要となるため、このような作業を車両組立工場において実施することは現実的でない。

この結果、エアコンユニットの種類が増えるため、該エアコンユニットの生産工場での種類別管理費用や輸送費用が増加する上、車両組立工場において、種類毎のエアコンユニットの保管スペースの確保が必要となる。

本発明は、上記事実を考慮して、空調装置の生産工場だけでなく、車両組立工場においても、空調装置を仕様に応じて簡易に作り分けることができるようにして、エアコンユニットの輸送・管理コストや、車両組立工場での保管スペースを低減できるようにすることを目的とする。

請求項１の発明は、圧力調節ねじ付きの膨張弁が、エアコンユニットにワンタッチで組付け可能に構成されている。

請求項１に記載の車両用空調装置では、圧力調節ねじ付きの膨張弁が、エアコンユニットにワンタッチで組付け可能であるので、車種による仕様の違いに応じて、膨張弁における圧力の設定値を、圧力調節ねじにより予め設定しておき、該膨張弁を車種に合わせて選択して、エアコンユニットにワンタッチで組み付けることができる。このため、空調装置の生産工場だけでなく、車両組立工場においても、空調装置を仕様に応じて簡易に作り分けることができる。またこれによって、エアコンユニットの輸送・管理コストや、車両組立工場での保管スペースを低減することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用空調装置において、前記エアコンユニットには、該エアコンユニットに対する前記膨張弁の組付け時の傾きを規制するガイド板と、該膨張弁と係合して該膨張弁を組付け状態に固定する固定爪とが設けられている。

請求項２に記載の車両用空調装置では、エアコンユニットに、該エアコンユニットに対する膨張弁の組付け時の傾きを規制するガイド板と、該膨張弁と係合して該膨張弁を組付け状態に固定する固定爪とが設けられているので、膨張弁が傾いて組み付けられることを抑制できると共に、該膨張弁の組付けに係る作業性を向上させることができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用空調装置において、前記ガイド板は、前記膨張弁の組付け時に、該膨張弁を前記固定爪との間に挟持するように弾性変形する。

請求項３に記載の車両用空調装置では、ガイド板が、膨張弁の組付け時に、該膨張弁を固定爪との間に挟持するように弾性変形するので、組付け状態における膨張弁のがたつきを抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両用空調装置によれば、空調装置の生産工場だけでなく、車両組立工場においても、空調装置を仕様に応じて簡易に作り分けることができるようにして、エアコンユニットの輸送・管理コストや、車両組立工場での保管スペースを低減することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車両用空調装置によれば、膨張弁が傾いて組み付けられることを抑制できると共に、該膨張弁の組付けに係る作業性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車両用空調装置によれば、組付け状態における膨張弁のがたつきを抑制することができる、という優れた効果が得られる。

車両用空調装置を示す分解斜視図である。 膨張弁を示す断面図である。 エアコンユニットに対する膨張弁の組付け時において、該膨張弁の傾きがガイド板により規制されている状態を示す断面図である。 エアコンユニットに膨張弁が組み付けられた状態を示す断面図である。 エアコンユニットに膨張弁が組み付けられた状態を示す正面図である。 膨張弁と、圧力設定用の治具を示す斜視図である。 治具を示す分解斜視図である。 治具を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１，図２において、本実施の形態に係る車両用空調装置１０は、圧力調節ねじ１２付きの膨張弁１４が、エアコンユニット１６にワンタッチで組付け可能に構成されている。

図２に示されるように、膨張弁１４における例えば略角柱形の弁本体１８には、第１の通路２１と、第２の通路２２とが、上下に離間して形成されている。第１の通路２１は、冷媒サイクルにおいて、コンデンサやレシーバ（図示せず）からエアコンユニット１６内に設けられたエバポレータ（図示せず）に向かう冷媒の通路である。第２の通路２２は、冷媒サイクルにおいて、エバポレータからコンプレッサ（図示せず）に向かう冷媒の通路である。

弁本体１８における第１の通路２１には、オリフィス２４及び弁室２６が形成されている。第１の通路２１におけるオリフィス２４の上流側に設けられた弁座には、球状の弁体２８が配設されている。弁体２８は、オリフィス２４を通過する冷媒量を制御する部材であり、ばね押え３０を介して圧縮コイルばね３２によりオリフィス２４側に押圧付勢されている。圧縮コイルばね３２は、ばね押え３０と圧力調節ねじ１２との間に設けられている。この圧力調節ねじ１２は、弁室２６に対して下端側から進退可能にねじ込まれている。弁室２６の内壁と圧力調節ねじ１２との間には、気密性を確保するためのＯリング３４が設けられている。圧力調節ねじ１２には、該圧力調節ねじ１２を操作する際に六角レンチ３６（図６）を差し込むための六角穴３８が、弁体２８の外部側に露出して形成されている。この調節ねじ１２のねじ込み量により、圧縮コイルばね３２の付勢力を変化させることで、弁体２８が開く圧力の設定値（オリフィス２４に対する弁体２８の開口度）を調節できるようになっている。

第１の通路２１には、入口ポート４０と、出口ポート４２とが設けられている。入口ポート４０は、レシーバ（図示せず）から送り出された冷媒が流入する開口部であり、弁室２６に連通している。また出口ポート４２は、オリフィス２４の下流側に連通しており、弁体２８が開くことでオリフィス２４を通過した冷媒が、エアコンユニット１６内のエバポレータ（図示せず）へ送り出される開口部である。

また第２の通路２２には、入口ポート４４と、出口ポート４６とが設けられている。入口ポート４４は、エアコンユニット１６内のエバポレータから送り出される冷媒蒸気が流入する開口部である。出口ポート４６は、該冷媒蒸気が、冷媒サイクルにおけるコンプレッサ（図示せず）へ送り出される開口部である。

弁本体１８には、エバポレータの出口温度に応じて、弁体２８に対して駆動力を与えてオリフィス２４の開閉を行うために小径の孔４８と、この孔４８より径が大径の孔５０が、第２の通路２２を貫通してオリフィス２４と同軸に形成されている。弁本体１８の上端には、感熱部となるパワーエレメント部５２がねじ込まれて固定されている。

パワーエレメント部５２は、ステンレス製のダイアフラム５４と、該ダイアフラム５４を挾んで互いに溶接により密着して設けられた上カバー６０及び下カバー６２とを有している。上カバー６０とダイアフラム５４との間には、気密な感温室である上部圧力作動室５６が形成されている。上部圧力作動室５６には、上カバー６０に形成された孔６４を通じて、所定のダイアフラム駆動流体が封入されている。上カバー６０の孔は、栓６６により封止されている。

下カバー６２は、弁本体１８に対して、パッキン６８を介してねじ込まれている。下カバー６２内におけるダイアフラム５４の下側には、第２の通路２２に連通した下部圧力作動室５８が形成されている。これにより、下部圧力作動室５８には、第２の通路２２を通る冷媒蒸気の圧力が作用するようになっている。

下部圧力作動室５８内には、ダイアフラム５４の下面中央部に当接する、例えばアルミニウム製の当接部材７０が設けられている。この当接部材７０には、第２の通路２２を貫通し、大径の孔５０及び小径の孔４８内に延びる、例えばアルミニウム製の感温棒７４が取り付けられている。この感温棒７４は、大径の孔５０に対して、Ｏリング７２を介して摺動可能となっており、該Ｏリング７２により第１の通路２１と第２の通路２２との間の気密性が確保されている。また感温棒７４は、小径の孔４８に対しても摺動可能となっている。感温棒７４の下端には、オリフィス２４よりも小径に構成され、該オリフィス２４内に延びて弁体２８に当接する作動棒７６が設けられている。

上述したように、上部圧力作動室５６内には所定のダイアフラム駆動流体が封入されている。また第２の通路２２と下部圧力作動室５８とは連通しており、第２の通路２２内の冷媒蒸気の温度（エバポレータの冷媒出口温度）は、下部圧力作動室５８へ伝達される。ダイアフラム５４は、上部圧力作動室５６及び下部圧力作動室５８の圧力差に伴い上下に変位する。この変位が、当接部材７０を介して感温棒７４に伝達されることで、該感温棒７４及び作動棒７６が上下動するようになっている。作動棒７６は、弁体２８に当接しているので、該作動棒７６が上下動することで、弁体２８が、圧縮コイルばね３２の付勢力に抗して、オリフィス２４の弁座に対して接近又は離間することとなる。これにより、第１の通路２１を通ってエバポレータ（図示せず）に供給される冷媒の流量が制御されるようになっている。

図１において、エアコンユニット１６は、例えば合成樹脂製のユニットケース８５内に、エバポレータやファン等（図示せず）を収容した部品であり、例えば車両のインストルメントパネル（図示せず）内に組み付けられる。ユニットケース８５には、膨張弁１４を組み付けるための、例えば長円形の組付けスペース８４が設けられている。図１，図３に示されるように、組付けスペース８４内には、膨張弁１４における第１の通路２１の出口ポート４２が接続される第１接続口８１と、第２の通路２２の入口ポート４４が接続される第２接続口８２とが、夫々基部８８から突出して設けられている。第１接続口８１の外周面及び第２接続口８２の外周面には、膨張弁１４を組み付けた際における気密性を確保するためのＯリング８６が夫々取り付けられている。

またエアコンユニット１６には、エアコンユニット１６に対する膨張弁１４の組付け時の傾きを規制するガイド板９０，９２と、該膨張弁１４と係合して該膨張弁１４を組付け状態に固定する固定爪９４とが設けられている。ガイド板９０，９２は、ユニットケース８５と一体成形され、組付けスペース８４の上下に例えば一対設けられており、膨張弁１４の組付け時に、該膨張弁１４を固定爪９４との間に挟持するように弾性変形する。

ガイド板９０，９２は、膨張弁１４の組付け時に、第１接続口８１に対する第１の通路２１の出口ポート４２の傾き、及び第２接続口８２に対する第２の通路２２の入口ポート４４の傾きが夫々少なくなるように配置されている。具体的には、膨張弁１４が第１接続口８１や第２接続口８２に届いていない状態において、膨張弁１４の例えばパワーエレメント部５２が上側のガイド板９０に当接し、弁本体１８の下部が下側のガイド板９２に当接したときに、第１接続口８１に対する出口ポート４２の傾き、及び第２接続口８２に対する入口ポート４４の傾きが、夫々最小となるように設定されている。なお、図４に示されるように、ガイド板９０，９２は、膨張弁１４を更に押し込むことで例えば倒れるように弾性変形するようになっている。

固定爪９４は、ユニットケース８５と一体成形され、組付けスペース８４の上下に例えば２対設けられ、先端が夫々膨張弁１４の幅方向に対向する鉤爪状に形成されている。この固定爪９４は、膨張弁１４の弁本体１８を、該弁本体１８の幅方向の両側から挟むように配設されており、図１，図２に示されるように、弁本体１８の例えば四隅には、凹状の係合段部７８が形成されている。この係合段部７８の大きさは、固定爪９４の鉤爪形状の大きさと同等となっている。これにより、図４に示されるように、エアコンユニット１６への膨張弁１４の組付け時に、固定爪９４が膨張弁１４よりも外側に突出しないようになっている。

（圧力設定用の治具）
本実施形態に係る膨張弁１４の圧力設定値は、車種による車両用空調装置１０の仕様に応じて、エアコンユニット１６への組付け前に予め変更される。この設定値の変更を車両組立工場においても精度よく、かつ簡易に行うことができるようにするために、図６から図８に示されるような治具１００を用いることが望ましい。

図６，図７に示されるように、この治具１００は、例えば、膨張弁１４の圧力調節ねじ１２の部位側に固定可能な基部１０２と、該基部１０２に着脱可能とされた角度規制部材１０４と、該角度規制部材１０４及び基部１０２を貫通すると共に該角度規制部材１０４に回動自在に支持される工具１０６とを有して構成されている。

基部１０２は、膨張弁１４を跨ぎ端部に夫々爪部１０２Ｋを有する一対の脚部１０２Ａと、該一対の脚部１０２Ａを、爪部１０２Ｋと反対側において、圧力調節ねじ１２の軸方向と直交する方向に連結する平板部１０２Ｂとを有している。平板部１０２Ｂには、工具１０６の六角レンチ３６が通される貫通孔１０２Ｃが形成されており、また該貫通孔１０２Ｃの縁部に沿って円筒部１０２Ｄが立設されている。この円筒部１０２Ｄの外周面には、セレーション１０２Ｅが形成されている。なお、膨張弁１４における弁本体１８の両側面には、係合溝１９が形成されている。この係合溝１９に爪部１０２Ｋを係合させることで、基部１０２が膨張弁１４の弁本体１８に固定されるようになっている。

角度規制部材１０４においては、円筒状の本体部１０４Ａの内面に、基部１０２のセレーション１０２Ｅに噛合するセレーション１０４Ｅが形成され、本体部１０４Ａの所定の角度θの範囲が一部切り欠かれている（切欠き領域１０４Ｋ）。この角度θは、膨張弁１４の圧力調節ねじ１２を回転させる角度に対応して、９０°，１８０°等に設定される。図示の例では、角度θ＝９０°となっている。角度規制部材１０４の本体部１０４Ａにおける角度θの範囲の両端には、ストッパ１０４Ｂ，１０４Ｃが夫々形成されている。

工具１０６は、圧力調節ねじ１２の六角穴３８に対応する六角レンチ３６と、該六角レンチ３６を保持する円柱状の保持部材１０８と、該保持部材１０８の外周面から半径方向外側に突出して設けられたハンドル部１１０とを有して構成されている。保持部材１０８の外径は、角度規制部材１０４における本体部１０４Ａの内径よりもわずかに小さく設定されており、保持部材１０８は、ハンドル部１１０が二箇所のストッパ１０４Ｂ，１０４Ｃの間（角度θの範囲内）に配置された状態で、該本体部１０４Ａ内に差し込まれるようになっている。そして、工具１０６は、ハンドル部１１０が一方のストッパ１０４Ｂから他方のストッパ１０４Ｃに至る角度θの範囲内において、本体部１０４Ａ内で回動可能となっている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係る車両用空調装置１０では、膨張弁１４の単品状態において、予め圧力の設定値を仕様に応じて変更しておき、エアコンユニット１６に組み付ける。まず膨張弁１４の圧力の設定値の変更作業について説明する。

本実施形態では、膨張弁１４における圧力調節ねじ１２の回転角度に対する設定圧力の変化特性にばらつきがないように、選別された膨張弁１４を用いる。この膨張弁１４の圧力の設定値は、該膨張弁１４の製造工場からの出荷時に、一定の初期値に設定されている。仕様に応じた圧力の設定値が、この初期値と異なる場合、治具１００における角度規制部材１０４の角度θ（図７，図８）を、その圧力差に相当する圧力調節ねじ１２の回転角度と等しくなるように設定しておく。

次に、図６において、膨張弁１４における弁本体１８の係合溝１９に、基部１０２の爪部１０２Ｋを係合させることで、基部１０２を膨張弁１４の弁本体１８に固定する。続いて、工具１０６を角度規制部材１０４に差し込むと共に、該角度規制部材１０４のセレーション１０４Ｅを基部１０２のセレーション１０２Ｅに噛合させ、該角度規制部材１０４を基部１０２に取り付ける。これにより、治具１００が、膨張弁１４に固定された状態となる。

ここで、変更後の設定値が初期設定値よりも大きい場合、圧力調節ねじ１２を右回転させて、膨張弁１４内の圧縮コイルばね３２（図１）を縮める必要がある。従って、治具１００を膨張弁１４に取り付けたとき、工具１０６のハンドル部１１０が、角度規制部材１０４における回転始端側のストッパ１０４Ｂに当接するようにする。また同時に、工具１０６の六角レンチ３６が、圧力調節ねじ１２を回転させることなく六角穴３８に嵌合するように、セレーション１０４Ｅ，１０２Ｅの噛合い位置を選択する。

そして、図８に示されるように、ハンドル部１１０が回転終端側のストッパ１０４Ｃに当接するまで、工具１０６を角度θ回転させることで、膨張弁１４の圧力の設定値を、所望の値に変更することができる。このため、膨張弁１４の単品状態での圧力の設定値の変更を、車両組立工場においても精度よく、かつ簡易に行うことができる。設定変更後の膨張弁１４については、マーキングを行うことで、初期状態の膨張弁１４と判別することができる。

また角度規制部材１０４は、基部１０２に対して着脱可能であるので、角度θの異なる角度規制部材１０４を複数用意しておき、仕様に応じて使い分けることとで、基部１０２や工具１０６を共用しながら、様々な圧力設定を行うことができる。

なお、変更後の設定値が初期設定値よりも小さい場合には、逆に圧力調節ねじ１２を左回転させることとなるため、ストッパ１０４Ｃが回転始端側となり、ストッパ１０４Ｂが回転終端側となる。また膨張弁１４の初期設定値が、車両用空調装置１０の仕様と等しい場合には、治具１００を用いて圧力の設定変更を行う必要はない。

次に、膨張弁１４をエアコンユニット１６に組み付ける際の作用について説明する。図１，図３に示されるように、膨張弁１４は、エアコンユニット１６の組付けスペース８４に組み付けられる。まず、図３に示されるように、膨張弁１４の出口ポート４２をエアコンユニット１６の第１接続口８１側に向け、入口ポート４４を第２接続口８２側に向けた状態で、膨張弁１４を組付けスペース８４に差し込む。そして膨張弁１４のパワーエレメント部５２を上側のガイド板９０に当接させ、弁本体１８の下部を下側のガイド板９２に当接させると、第１接続口８１に対する第１の通路２１の出口ポート４２の傾き、及び第２接続口８２に対する第２の通路２２の入口ポート４４の傾きが、夫々最小となる。このとき、固定爪９４は、膨張弁１４における弁本体１８の側部に夫々当接している。

この状態では、膨張弁１４はまだ第１接続口８１や第２接続口８２には届いていない。図４に示されるように、膨張弁１４を更に押し込むと、第１接続口８１と出口ポート４２とが正しく接続され、第２接続口８２と入口ポート４４とが正しく接続される。膨張弁１４が傾いて組み付けられることを抑制することで、第１接続口８１及び第２接続口８２に設けられているＯリング８６の損傷を防止することができる。

このとき、エアコンユニット１６側に設けられている固定爪９４が、弁本体１８の係合段部７８に夫々係合する。またガイド板９０，９２は、膨張弁１４に押されて倒れるように弾性変形する。膨張弁１４は、該ガイド板９０，９２により、エアコンユニット１６から離脱する方向に付勢されるが、その離脱は固定爪９４により規制される。これにより、膨張弁１４が、ガイド板９０，９２と固定爪９４との間に挟持された状態となるので、エアコンユニット１６に対する該膨張弁１４のがたつきが抑制される。

このように、エアコンユニット１６には、ガイド板９０，９２と固定爪９４とが設けられているので、エアコンユニット１６に対する膨張弁１４の組付けを、該膨張弁１４とエアコンユニット１６の接続部から漏れが生じないように（Ｏリング８６を損傷しないように）正確に行うことができ、かつ該組付けに係る作業性を向上させることができる。

また本実施形態では、圧力調節ねじ１２（図２）付きの膨張弁１４が、エアコンユニット１６にワンタッチで組付け可能であるので、車種による車両用空調装置１０の仕様の違いに応じて、膨張弁１４における圧力の設定値を、圧力調節ねじ１２により予め設定しておき、該膨張弁１４を車種に合わせて選択して、エアコンユニット１６にワンタッチで組み付けることができる。このため、車両用空調装置１０の生産工場だけでなく、車両組立工場においても、車両用空調装置１０を仕様に応じて簡易に作り分けることができる。またこれによって、エアコンユニット１６の輸送・管理コストや、車両組立工場での保管スペースを低減することができる。

更に、エアコンユニット１６に対する膨張弁１４の組付けの際に、締結作業を行わなくてよいので、該締結作業を行う場合に必要となる繊細なトルク管理や特殊工具の使用が不要である。このため、膨張弁１４の組付けに係る作業性を向上させることができる。

なお、図１，図５に示されるように、膨張弁１４の弁本体１８には、該膨張弁１４の組付け時に利用可能なボルト孔８０が形成されている。車両用空調装置１０の整備時等において、仮に固定爪９４を破損した場合には、該ボルト孔８０を用いて、エアコンユニット１６に対してボルト締結を行うことができる。

１０ 車両用空調装置
１２ 圧力調節ねじ
１４ 膨張弁
１６ エアコンユニット
９０ ガイド板
９２ ガイド板
９４ 固定爪

Claims (3)

1. 圧力調節ねじ付きの膨張弁が、エアコンユニットにワンタッチで組付け可能に構成された車両用空調装置。
2. 前記エアコンユニットには、該エアコンユニットに対する前記膨張弁の組付け時の傾きを規制するガイド板と、該膨張弁と係合して該膨張弁を組付け状態に固定する固定爪とが設けられている請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記ガイド板は、前記膨張弁の組付け時に、該膨張弁を前記固定爪との間に挟持するように弾性変形する請求項２に記載の車両用空調装置。

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