JP2013185753A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

【課題】パワーエレメントが上向きになる取付姿勢だけでなく、それ以外の取付姿勢でも正確な冷媒流量制御を行うことができる膨張弁を提供する。
【解決手段】高圧の液冷媒が導入される弁室２２、冷媒を減圧するオリフィス２６、蒸発器に向けて送出する出口通路２８及び戻り通路３０が形成された弁本体１０と、オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体４０と、低圧冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動流体が封入される作動流体室７６を有するとともに弁体を駆動するパワーエレメント７０と、低圧冷媒の温度をパワーエレメントの作動流体室に伝達する感温部１００とを備え、感温部は外側部材１１０と作動流体室及び外側部材内に連通するとともに外側部材の内面との間に冷媒受け室１４０を形成する内側部材１２０とを備え、パワーエレメントが上向きとなる取付姿勢及びそれ以外の取付姿勢において、作動流体の気液境界面が戻り通路内に位置するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍・空調機器の冷凍サイクルに組み込まれる温度式の膨張弁に関する。

下記の特許文献には、この種の膨張弁の一例が開示されている。
図４に示すように、この膨張弁は、高圧の液冷媒が導入される弁室１０２、弁室内１０２内に導入された冷媒を減圧するオリフィス１０３、オリフィス１０３で減圧された冷媒を蒸発器に向けて送出する出口通路１０４及び蒸発器から圧縮機へ戻る低圧冷媒が通過する戻り通路１０５が形成された弁本体１０１と、オリフィス１０３に接離してオリフィス１０３を通過する冷媒量を調節する弁体２０１と、戻り通路１０５を通過する低圧冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動流体が封入される作動流体室３０２を有するとともに作動流体により弁体２０１を駆動するパワーエレメント３０１と、戻り通路１０５内に露出して戻り通路１０５を通過する低圧冷媒の温度をパワーエレメント３０１の作動流体室３０２に伝達する感温部４０１とを備えている。

感温部４０１には作動流体室３０２に連通する縦孔４０２が設けられており、作動流体が凝縮することにより形成される気液境界面Ｓは戻り通路１０５内に位置する。作動流体の圧力は気液境界面Ｓの圧力で決まるため、気液境界面Ｓが戻り通路１０５内に位置することで、戻り通路１０５を通過する低圧冷媒の温度を作動流体に対して精度良く伝達でき、冷媒流量制御の精度が向上する。

特開２０１０−３１９９８号公報

上述した膨張弁は、パワーエレメント３０１が上向きになる取付姿勢を前提とした構造となっており、パワーエレメント３０１が下向きや横向きになる取付姿勢では、凝縮した作動流体が作動流体室３０２に流入して気液境界面Ｓが戻り通路１０５内に位置しないようになることがあるため、冷媒流量制御の精度が損なわれるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パワーエレメントが上向きになる取付姿勢だけでなく、それ以外の取付姿勢でも正確な冷媒流量制御を行うことができる膨張弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、高圧の液冷媒が導入される弁室、該弁室内に導入された冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスで減圧された冷媒を蒸発器に向けて送出する出口通路及び蒸発器から圧縮機へ戻る低圧冷媒が通過する戻り通路が形成された弁本体と、前記オリフィスに接離して前記オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体と、前記戻り通路を通過する低圧冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動流体が封入される作動流体室を有するとともに前記作動流体により前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記戻り通路内に露出して前記戻り通路を通過する低圧冷媒の温度を前記作動流体室に伝達する感温部とを備える膨張弁であって、前記感温部は、外側部材と、前記作動流体室及び前記外側部材内に連通するとともに前記外側部材の内面との間に冷媒受け室を形成する内側部材とを備え、前記パワーエレメントが上向きとなる取付姿勢及びそれ以外の取付姿勢において、前記作動流体の気液境界面が前記戻り通路内に形成されるようにしたことを特徴とする。

本発明の膨張弁は、パワーエレメントが上向きになる取付姿勢だけでなく、それ以外の取付姿勢でも、作動流体の気液境界面が戻り通路内に形成されるため、戻り通路を通過する低圧冷媒の温度を正確に作動流体に伝達することができ、冷媒流量制御の精度が向上する。

本発明の一実施例の断面図であり、パワーエレメントを上向きにした取付姿勢を示す図である。 図１の膨張弁であって、パワーエレメントを横向きにした取付姿勢を示す図である。 図１の膨張弁であって、パワーエレメントを下向きにした取付姿勢を示す図である。 従来の膨張弁の断面図である。

図１に示すように、膨張弁１は、四角柱形状の弁本体１０を備えている。弁本体１０は、図示しないレシーバ側から送られてくる高圧の液冷媒の入口通路２０と、入口通路２０に連通する弁室２２とを有する。弁室２２の上部にはオリフィス２６が形成され、冷媒は、このオリフィス２６で減圧されて小径通路２７に流入し、出口通路２８から蒸発器へ向けて送り出される。蒸発器から圧縮機側へ戻る低圧冷媒は戻り通路３０を通過する。

弁室２２内には、オリフィス２６に対向してボール状の弁体４０が配設されている。弁体４０は弁体支持部材４２に支持され、弁体支持部材４２はコイルばね４４によって弁座２４に向けて付勢されている。弁室２２の下端部はプラグ４６で封止され、プラグ４６の弁本体１０へのねじ込み量を調節することで、コイルばね４４の付勢力を調整することができる。

弁体４０は弁本体１０を長手方向に貫通する作動棒５０により駆動される。作動棒５０の外周部にはシール部材５２が嵌装され、このシール部材５２は弁本体１０に形成された凹部１５内に収容され、シール押え５４によって凹部１５からの脱落が防止される。シール部材５２は小径通路２７と戻り通路３０との間をシールする。

弁本体１０の上部にはパワーエレメント７０が装備されている。パワーエレメント７０はハウジング７２を有し、ハウジング７２は上蓋７２ａと下蓋７２ｂで構成される。ハウジング７２内にはダイアフラム７４が取り付けられ、ダイアフラム７４により作動流体室７６と圧力作動室７８とが画成される。

作動流体室７６内には熱で膨張・収縮する作動流体が充填され、栓８０で封止される。圧力作動室７８には開口部３２を介して戻り通路３０内の冷媒が流入する。ダイアフラム７４は、作動流体室７６内の作動流体圧と圧力作動室７８内の冷媒圧とのバランスによって変位し、この変位は感温部１００を介して作動棒５０に伝達される。

感温部１００は、戻り通路３０内に露出する筒状の外側部材１１０と、その内部に収容される筒状の内側部材１２０とからなる二重構造を有する。外側部材１１０は上部にフランジ部１１２を有し、その上面はダイアフラム７４の下面に当接する。フランジ部１１２は、下蓋７２ｂに当接することにより、ダイアフラム７４の下方への移動を制限するストッパとして機能する。フランジ部１１２が外側部材１１０に一体成形されることで、部品点数と製造コストの削減を図ることができる。

内側部材１２０は樹脂や金属材料で作製され、上端部は拡径した取付部１２２とされ、この取付部１２２を介して外側部材１１０に固定される。内側部材１２０の外側部材１１０への固定方法は特に限定されないが、例えば、圧入、ロウ付け、溶接等、内側部材１２０の材質に応じて適宜に選択される。

内側部材１２０の内部はダイアフラム７４に形成した貫通穴１２４を介して作動流体室７６に連通する。また、内側部材１２０の底部には連通孔１３０が形成されている。外側部材１１０の内面と内側部材１２０の外面との間には冷媒受け室１４０が形成されており、この冷媒受け室１４０は連通孔１３０を介して内側部材１２０の内部に連通している。

パワーエレメント７０の作動流体室７６内に充填される作動流体は、冷凍サイクルの稼働中に凝縮して液冷媒Ｌが生成される。ガス冷媒Ｇと液冷媒Ｌの境界部の気液境界面Ｓは低圧冷媒が通過する戻り通路３０内にあることが、制御精度の面から望ましい。

図１は、本発明の膨張弁１をパワーエレメント７０が上向きになるように取り付ける通常の取付姿勢を示す。この場合、液冷媒Ｌは内側部材１２０内と冷媒受け室１４０内にあって、気液境界面Ｓは戻り通路３０内に位置する。

図２は、本発明の膨張弁１をパワーエレメント７０が横向きになるように取り付ける状態を示す。この場合、液冷媒Ｌは冷媒受け室１４０内のみにあって、気液境界面Ｓは戻り通路３０内に位置する。

図３は、本発明の膨張弁１をパワーエレメント７０が下向きになるように取り付ける状態を示す。この場合、液冷媒Ｌは冷媒受け室１４０内のみにあって、気液境界面Ｓは戻り通路３０内に位置する。

膨張弁１は、図１〜図３以外のいかなる取付姿勢でも、作動流体の気液境界面Ｓが戻り通路３０内に位置する。したがって、取付姿勢によって冷媒流量制御の精度が変化しないので、冷凍サイクルの設計の自由度が向上する。

なお、上記実施例では、パワーエレメントがいかなる向きであっても作動流体の気液境界面が戻り通路内に位置するように構成した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、パワーエレメントが上向き以外の取付姿勢であって、特定の取付姿勢の場合にのみ作動流体の気液境界面が戻り通路内に位置するように構成してもよい。

１ 膨張弁
１０ 弁本体
２２ 弁室
２６ オリフィス
２８ 出口通路
３０ 戻り通路
４０ 弁体
７０ パワーエレメント
７６ 作動流体室
１００ 感温部
１１０ 外側部材
１２０ 内側部材
１４０ 冷媒受け室

Claims (2)

1. 高圧冷媒が導入される弁室、該弁室内に導入された冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスで減圧された冷媒を蒸発器に向けて送出する出口通路及び蒸発器から圧縮機へ戻る低圧冷媒が通過する戻り通路が形成された弁本体と、前記オリフィスに接離して前記オリフィスを通過する冷媒量を調節する弁体と、前記戻り通路を通過する低圧冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動流体が封入される作動流体室を有するとともに前記作動流体により前記弁体を駆動するパワーエレメントと、前記戻り通路内に露出して前記戻り通路を通過する低圧冷媒の温度を前記パワーエレメントの作動流体室に伝達する感温部とを備える膨張弁であって、前記感温部は、外側部材と、前記作動流体室及び前記外側部材内に連通するとともに前記外側部材の内面との間に冷媒受け室を形成する内側部材とを備え、前記パワーエレメントが上向きとなる取付姿勢及びそれ以外の取付姿勢において、前記作動流体の気液境界面が前記戻り通路内に形成されるようにしたことを特徴とする膨張弁。
2. 前記パワーエレメントは、その内部に前記作動流体室を区画形成するとともに前記作動流体の圧力に応動して前記弁体を駆動するダイアフラムを備え、前記外側部材には、前記ダイアフラムの移動を制限するストッパが一体成形されることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。