JP2012229885A - 温度膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁ハウジングの取付け孔内に過熱度設定部を備えた温度膨張弁において、取付け孔の蓋部材を取り外した時に封止部材が落下するのを防止する。
【解決手段】取付け孔１６の下端部の開口周辺にリング状の凹状段部１６１を形成する。凹状段部１６１内に示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のリング状の封止部材４を配設する。蓋部材５の雄ねじ部５１ａを取付け孔１６の雌ねじ部１６ｂに螺合し、取付け孔１６の下端部に取り付ける。凹状段部１６１の内周面１６１ａを傾斜面とし、内周面１６１ａと底面１６１ｂのなす角度を鋭角とする。蓋部材５を取付け孔１６内に螺合していくとき封止部材４を塑性変形させ、封止部材４の一部を角部Ｓ内に充填されるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍サイクルにおいて蒸発器の出口側温度に感応して弁開度を自動調整して、冷凍サイクルの過熱度を制御するために用いる温度膨張弁に関し、詳細には過熱度設定部を備えた温度膨張弁に関する。

従来、過熱度設定部を備えた温度膨張弁として、例えば特開平１０−１８４９８２号公報（特許文献１）及び特開２００３−３４３９４６号公報（特許文献２）に開示されたものがある。

特許文献１の温度膨張弁は、感温筒とダイヤフラム装置を用いた温度膨張弁であり、蒸発器の出口側配管温度に応じて弁開度を制御し、冷凍サイクルの過熱度を設定された値に自動調整するものである。また、特許文献１の図９に示されるように、本体（弁ハウジング）の下部に、弁を閉弁方向に付勢する調整バネ（及びバネ受け）と、この調整バネの弁に対する付勢力を調節するための調整ねじを備えている。そして、調整ねじを回動して調整バネの付勢力を調整し、過熱度設定を調整する。この調整ねじと調整バネが過熱度設定部を構成している。また、調整ねじの下方にはキャップが設けられ、過熱度設定部を収容している本体下部を、このキャップにより封止するようにしている。

特許文献２の温度膨張弁は手動膨張弁を別途取り付けたものであり、温度膨張弁本体には弁体を支持する支持部材をバネにより、閉弁方向に付勢するようにしている。この弁体と支持部材及びバネが過熱度設定部を構成している。そして、弁本体（弁ハウジング）にキャップをねじ込むように取り付け、弁室を封止している。

特開平１０−１８４９８２号公報 特開２００３−３４３９４６号公報

特許文献１の温度膨張弁では、過熱度設定部を収容している本体下部を、キャップにより封止するようにしている。この特許文献１には特に図示されていないが、このような封止構造においては、シール性を確保するために本体とキャップとの間に金属製のシール部材（封止部材）を挟み込むのが一般的である。

冷凍装置などの初期設定時、あるいはメンテナンス時には、過熱度設定部の調整ねじを操作するので、本体からキャップを取り外す必要がある。このため、キャップを取り外したときに、本体とキャップとの間にある金属製のシール部材が脱落してしまい、紛失する可能性が高く、このシール部材がないと冷凍装置を運転することもできなくなる。

特許文献２のものは、その図１に図示されているように、キャップのボス部の外周に径方向に窪んだ溝を形成してＯリングを嵌め込み、このＯリングにより弁室を封止するようにしている。しかし、このような構造だと、溝を形成する加工に手間が掛かり、また、Ｏリングを嵌め込まなければならないため、組立作業に手間がかかるという問題がある。

本発明は、弁ハウジング内に過熱度設定部を備え、この過熱度設定部を収容する弁ハウジングの取付け孔を蓋部材で封止するようにした温度膨張弁において、弁ハウジングと蓋部材との間に封止部材を配設するとともに、蓋部材の取り外し時の封止部材の脱落を防止することを課題とする。

請求項１の温度膨張弁は、冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に配管接続され、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段の付勢力を調整して過熱度設定値を調整する過熱度設定部を、弁ハウジングの円筒状の取付け孔内に備えた温度膨張弁において、前記過熱度設定部を収容する取付け孔の内周面に雌ねじ部が形成されるとともに、前記取付け孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が外周に形成されたボス部と、該ボス部より径の大きな蓋部とからなる蓋部材と、前記取付け孔の開口端部に配設されたリング状の封止部材と、を備え、前記取付け孔の開口端部の径方向内側の全周に、前記過熱度設定部側に窪んだリング状の凹状段部が形成され、該凹状段部の径方向の内周面が、前記開口端部から該凹状段部の底面側に向かうにしたがって径が大きくなるように傾斜する傾斜面として形成され、前記封止部材が前記凹状段部内に嵌め込まれるとともに、前記蓋部材の前記ボス部が前記取付け孔内に螺合され、前記封止部材が塑性変形した状態で前記蓋部材の前記蓋部に密接していることを特徴とする。

請求項２の温度膨張弁は、請求項１に記載の温度膨張弁であって、前記蓋部材は、前記雄ねじの前記蓋部側の切り始め箇所が前記封止部材に接触しない位置となっていることを特徴とする。

請求項３の温度膨張弁は、請求項１または２に記載の温度膨張弁であって、前記封止部材が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）素材であることを特徴とする。

請求項１の温度膨張弁によれば、組み付け時に、過熱度設定部を弁ハウジングの取付け孔内に収容し、取付け孔のリング状の凹状段部内に封止部材を嵌め込み、蓋部材のボス部を取付け孔内に螺合して締め付けると、蓋部材の蓋部（そのボス部の付け根の部分）が封止部材を押圧し、封止部材が塑性変形する。したがって、塑性変形した封止部材の一部が、凹状段部の側面（傾斜面）と底面とがなす鋭角の角部に充填され、その後、蓋部材を外しても、封止部材が凹状段部内（取付け孔の開口部周囲に留まって脱落することがない。

請求項２の温度膨張弁によれば、請求項１の効果に加えて、蓋部材の雄ねじの切り始め位置が封止部材に接触することがないので、シール性がさらに向上するとともに、長期使用によるクリープ変形する空間がなくなるため、耐クリープ性能が向上する。

請求項３の温度膨張弁によれば、請求項１または２の効果に加えて、封止部材がポリテトラフルオロエチレン素材であるので、高いシール性が得られるとともに、耐冷媒性に優れている。

本発明の実施形態の温度膨張弁の縦断面図である。 本発明の実施形態の温度膨張弁の蓋部材部分の拡大断面図及び封止部材の斜視図である。 本発明の実施形態の温度膨張弁のシール部材部分の拡大断面図である。 本発明の実施形態の実施形態の温度膨張弁のパッキン及び板バネの組み付け前の状態を示す図である。 本発明の実施形態の温度膨張弁のパッキン及び板バネの組み付け状態の形状を示す図である。 本発明の実施形態の温度膨張弁を適用した冷凍サイクルの要部を示す図である。

次に、本発明の温度膨張弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の温度膨張弁の縦断面図、図２は実施形態の温度膨張弁の蓋部材部分の拡大断面図及び封止部材の斜視図、図３は実施形態の温度膨張弁のシール部材部分の拡大断面図、図４は実施形態の温度膨張弁のシール用パッキン及び板バネの組み付け前の状態を示す図、図５は実施形態の温度膨張弁のシール用パッキン及び板バネの組み付け状態を示す図、図６は実施形態の温度膨張弁を適用した冷凍サイクルの要部を示す図である。

図６において、１０は実施形態の温度膨張弁、２０は圧縮機、３０は凝縮器、４０は蒸発器であり、これらは配管で環状に接続することにより冷凍サイクルを構成している。温度膨張弁１０の一次側継手管１ａは凝縮器３０側の一次配管ａに接続され、二次側継手管１ｂは蒸発器４０側の二次配管ｂに接続されて、均圧管１ｃは蒸発器４０の出口側配管ｃに接続されている。圧縮機２０は冷媒を圧縮し、圧縮された冷媒は凝縮器３０で凝縮液化され、一次側継手管１ａを通して温度膨張弁１０に流入される。温度膨張弁１０は流入される冷媒を減圧（膨張）して二次側継手管１ｂから蒸発器４０に流入させる。そして、蒸発器４０は冷媒を蒸発気化し、圧縮機２０に循環させる。蒸発器４０の出口側配管ｃには温度膨張弁１０の感温筒１０Ａが取り付けられている。この感温筒１０Ａには、例えば冷凍サイクルの冷媒と同じガス（及び液）が封入されており、この感温筒１０Ａはキャピラリチューブ１０Ｂにより温度膨張弁１０のダイヤフラム装置２に連結されている。

図１に示すように、温度膨張弁１０は、金属製の弁ハウジング１を有し、弁ハウジング１には、前記一次配管ａに接続される第１ポート１１と前記二次配管ｂに接続される第２ポート１２が形成され、第１ポート１１と第２ポート１２との間に弁ポート１３が形成されている。また、弁ハウジング１には、第１ポート１１が側部に開口されるガイド孔１４が形成されている。このガイド孔１４は、弁ポート１３側を一端にして弁ポート１３の中心軸を軸線Ｌとする円筒状の形状をしており、弁ポート１３と反対側は開口している。また、弁ハウジング１には、蒸発器４０の出口側配管ｃに連通される均圧路２２ｂが形成されている。さらに、弁ポート１３の下部には軸線Ｌを軸とする略円筒形状の取付け孔１６が形成されている。第１ポート１１には一次側継手管１ａが、第２ポート１２には二次側継手管１ｂが、均圧路２２ｂには均圧管１ｃがそれぞれ取り付けられている。

弁ハウジング１のガイド孔１４内には弁体１５が配設されている。弁体１５は、弁ポート１３に対して第２ポート１２側に位置する弁部１５ａと、ガイド孔１４の内周面に対してクリアランスを有し、ガイド孔１４内に嵌挿される円柱状のニードル部１５ｂとを有している。これにより、弁体１５はガイド孔１４内に軸線Ｌ方向に移動自在に収容され、軸線Ｌ方向の移動により弁部１５ａが弁ポート１３を開閉する。また、ニードル部１５ｂの弁部１５ａと反対側の端部には、当金１７が装着され、弁体１５は当金１７を介してダイヤフラム装置２のダイヤフラム２３に連結されている。

弁ポート１３の下部の取付け孔１６には過熱度設定部３が取り付けられている。この過熱度設定部３は、外周に雄ねじ３１ａを有する調整スピンドル３１と、調整スピンドル３１の中孔内に配設された調整ばね３２と、調整ばね３２の端部に配設されたリテーナ３３とを備えている。調整スピンドル３１は、雄ねじ３１ａを取付け孔１６の中程に形成された雌ねじ１６ａに螺合されている。なお、調整スピンドル３１はＯリングが取り付けられており、弁ポート１３と取付け孔１６との間の気密性が保たれる。リテーナ３３は、弁部１５ａの下部に形成されたボス部１５ａ１に嵌合されている。そして、調整ばね３２のばね力により、弁体１５は弁ポート１３を閉じる弁閉方向、すなわちダイヤフラム２３側に付勢されている。なお、調整スピンドル３１を回すことにより、調整ばね３２による弁体１５への付勢力が調整される。これにより、過熱度設定が調整される。また、取付け孔１６には、調整スピンドル３１の脱落を防止する止め輪２５が取り付けられている。

図２(A) に示すように、取付け孔１６の下端部の開口周辺にはリング状の凹状段部１６１が形成され、さらにこの凹状段部１６１よりも軸線Ｌ方向の内側周囲には雌ねじ１６ｂが形成されている。凹状段部１６１内には、図２(B) に示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のリング状の封止部材４が配設されており、取付け孔１６の下端部内には蓋部材５が取り付けられている。蓋部材５は、取付け孔１６内に挿入されるボス部５１と、このボス部５１より径の大きな蓋部５２とから構成されている。ボス部５１の外周には、取付け孔１６の雌ねじ部１６ｂに螺合する雄ねじ部５１ａが形成されている。そして、雄ねじ５１ａを雌ねじ１６ｂに螺合することにより蓋部材５は取付け孔１６の下端部に取り付けられている。

凹状段部１６１は、取付け孔１６の開口端部１６Ａの径方向内側の全周に、過熱度設定部３側に窪んだリング状の形状となっている。また、図２(C) に示すように、凹状段部１６１の径方向の内周面１６１ａは、開口端部１６Ａから凹状段部１６１の底面１６１ｂ側に向かうにしたがって径が大きくなるように傾斜する傾斜面となっている。この内周面１６１ａと底面１６１ｂのなす角度は８７°であり鋭角になっている。図２(C) は蓋部材５の組み付け完了前の状態を示しており、封止部材４が凹状段部１６１内に嵌め込まれた状態で、封止部材４は開口端部１６Ａよりも突出している。そして、蓋部材５のボス部５１が取付け孔１６内に螺合していくと、ボス部５１の付け根部分にある蓋部５２の凸状段部５２ａにより封止部材４が押圧され、封止部材４は塑性変形する。これにより、封止部材４の一部が鋭角の角部Ｓ内に充填される。したがって、その後、蓋部材５を外しても、封止部材４が凹状段部１６１内に留まって脱落することがない。また、封止部材４は蓋部５２の凸状端部５２ａと密着した状態となりシールされる。

また、図２(A) に示すように、蓋部材５は、雄ねじ５１ａの蓋部５２側の切り始め箇所５１ａ１が封止部材４に接触しない位置となっている。これにより、蓋部材５の雄ねじ５１ａの切り始め箇所５１ａが封止部材４に接触することがないので、蓋部材５を外した時、封止部材４が蓋部材５側に残ることなく、より確実に凹状段部１６１内に留まるようになる。また、長期使用によるクリープ変形する空間がなくなるため、耐クリープ性能が向上する。

弁ハウジング１の上部にはダイヤフラム装置２が取り付けられている。ダイヤフラム装置２は、上蓋２１と下蓋２２によりケース体を構成しており、下蓋２２の下部を弁ハウジング１の上端に螺合することにより、このダイヤフラム装置２はガイド孔１４の端部に取り付けられている。また、上蓋２１と下蓋２２の間にはダイヤフラム２３を備えており、上蓋２１と下蓋２２とからなるケース体内部は、このダイヤフラム２３によって受圧室２１ａと均圧室２２ａとして区画されている。均圧室２２ａは、弁ハウジング１の前記均圧路２２ｂを介して蒸発器４０の出口側配管ｃに導通され、この均圧室２２ａには出口側配管ｃの蒸発圧力が導入される。

受圧室２１ａは、キャピラリチューブ１０Ｂによって感温筒１０Ａと接続されている。これにより、受圧室２１ａの内圧は、感温筒１０Ａによる感知温度に応じて変化する。そして、ダイヤフラム２３は、受圧室２１ａと均圧室２２ａの圧力差に応じて変位し、この変位は、当金１７によって弁体１５に伝達される。

すなわち、この温度膨張弁１０は、蒸発器４０の出口側配管ｃの感知温度が高くなると弁体部１５ａが弁ポート１３を開くように作用し、出口側配管ｃの感知温度が低くなると弁ポート１３を閉じるように作用する。また、蒸発器４０における蒸発圧力が低くなると弁体部１５ａが弁ポート１３を開くように作用し、蒸発圧力が高くなると弁体部１５ａが弁ポート１３を閉じるように作用する。このようにして、感温筒１０Ａの感知温度と蒸発圧力との差圧に応じて、凝縮器側の一次配管ａから蒸発器側の二次配管ｂに冷媒を流す弁ポート１３の開度を制御し、冷凍サイクルの過熱度制御を行う。

図３に示すように、弁体１５のニードル部１５ｂの端部には、それぞれ円柱状の大径ボス部１５ｂ１、中径ボス部１５ｂ２及び小径ボス部１５ｂ３が形成されている。小径ボス部１５ｂ３が当金１７の中央孔１７ａに嵌合することにより当金１７がニードル部１５ｂの端部に装着されている。

ニードル部１５ｂの中径ボス部１５ｂ２の周囲にはシール部材６が設けられている。シール部材６はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）素材の円盤状（ドーナツ盤状）のパッキン６１と、金属素材の円盤状（ドーナツ盤状）の板バネ６２とで構成されており、パッキン６１と板バネ６２は、板バネ６２を大径ボス部１５ｂ１側にして中径ボス部１５ｂ２に嵌め込まれている。

図４(A) に示すように、パッキン６１は組み付け前の部品の状態では平板状である。また、板バネ６２は、外周部が凹凸歯形状をしており多数の凸歯形状部６２ａを有している。この板バネ６２は図４(B) に示すように組み付け前の部品の状態では、凸歯形状部６２ａの部分が僅かに屈曲した状態である。

ニードル部１５ｂの中径ボス部１５ｂ２には押え部材７が嵌合されている。押え部材７の大径ボス１５ｂ１側の端面には、リング状の突条７ａが形成されている。また、大径ボス部１５ｂ１の端面には、上記突条７ａに対向する位置に円状の凹部１５ｂ１−１が形成されている。そして、押え部材７の突条７ａをパッキン６１に押し当てた状態で、押え部材７の当金１７側端部とニードル部１５ｂの中径ボス１５ｂ２の端部とを溶接し、押え部材７がニードル部１５ｂに固着されている。このように、シール部材６のパッキン６１は、ニードル部１５ｂ回りに環状に形成されている。

上記のようにシール部材６をニードル部１５ｂに取り付けた状態で、これらのアセンブリをガイド孔１４内に嵌挿した組み付け状態では、図５に示すように、パッキン６１は、その外周端をパッキン６１の軸線Ｌ方向に対して弁ポート１３側に屈曲変形してなるリム部６１ａを形成している。また、板バネ６２は外周の凸歯形状部６２ａの部分がパッキン６１のリム部６１の内側で屈曲した状態となる。そして、板バネ６２はその凸歯形状部６２ａの弾性力により、リム部６１ａをガイド孔１４の内周面に押圧している。したがって、ニードル部１５ｂとガイド孔１４の内周面との間にクリアランスがあるが、均圧室２２ａと第１ポート１ａ間はシール部材６のパッキン６１により完全に封止される。このように、シール部材６により、均圧管１ｃに導入される蒸発圧力と第１ポート１１の一次圧力との差圧に対して、均圧室２２ａと第１ポート１ａ間で高いシール性が得られる。また、一次圧力が高くなっても、その圧力はパッキン６１のリム部６１ａをガイド孔１４の内周面側に押すように作用するので、高いシール性を保持できる。

１ 弁ハウジング
１６ 取付け孔
１６ｂ 雌ねじ部
１６Ａ 開口端部
１６１ 凹状端部
１６１ａ 内周面
１６１ｂ 底面
３ 過熱度設定部
４ 封止部材
５ 蓋部材
５１ ボス部
５１ａ 雄ねじ部
５２ 蓋部
１０ 温度膨張弁
２０ 圧縮機
３０ 凝縮器
４０ 蒸発器

Claims (3)

1. 冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に配管接続され、弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段の付勢力を調整して過熱度設定値を調整する過熱度設定部を、弁ハウジングの円筒状の取付け孔内に備えた温度膨張弁において、
   前記過熱度設定部を収容する取付け孔の内周面に雌ねじ部が形成されるとともに、
   前記取付け孔の内周面の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が外周に形成されたボス部と、該ボス部より径の大きな蓋部とからなる蓋部材と、
   前記取付け孔の開口端部に配設されたリング状の封止部材と、
   を備え、
   前記取付け孔の開口端部の径方向内側の全周に、前記過熱度設定部側に窪んだリング状の凹状段部が形成され、
   該凹状段部の径方向の内周面が、前記開口端部から該凹状段部の底面側に向かうにしたがって径が大きくなるように傾斜する傾斜面として形成され、
   前記封止部材が前記凹状段部内に嵌め込まれるとともに、前記蓋部材の前記ボス部が前記取付け孔内に螺合され、前記封止部材が塑性変形した状態で前記蓋部材の前記蓋部に密接していることを特徴とする温度膨張弁。
2. 前記蓋部材は、前記雄ねじの前記蓋部側の切り始め箇所が前記封止部材に接触しない位置となっ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. 前記封止部材が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）素材であることを特徴とする請求項１または２に記載の温度膨張弁。

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