JP2781064B2 - 冷房装置用の蒸発圧力調整弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば自動車用空調装置等の冷凍サイク
ルに組み込んで、蒸発器のフロストを防止するための冷
房装置用の蒸発圧力調整弁に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、自動車用空調装置の冷凍サイクルとしては、
例えば、第５図に示すような構成のものが知られてい
る。

この冷凍サイクルは、圧縮機１、凝縮器２、リキッド
タンク３、膨脹弁４及び蒸発器５を含んでれている。そ
して、クラッチ６を介して走行用エンジンにより圧縮機
１が駆動されると、冷媒が圧縮機１により圧縮されて送
出されると共に、凝縮器２により凝縮され、その後、リ
キッドタンク３により冷媒の気液分離及び冷媒中の水分
や塵埃の分離が行われる。さらに、リキッドタンク３か
らの冷媒が膨脹弁４により断熱膨脹され、蒸発器５によ
り冷媒と車室内の空気とが熱交換されて、冷風が車室内
に供給される。

このような自動車用空調装置の冷凍サイクルにおいて
は、外部負荷が低下すると、それに伴って蒸発器内圧力
（蒸発圧力）も低下し続け、最終的には蒸発器５のフィ
ン部が氷結（フロスト）して、冷房能力が著しく低下す
るおそれがあった。このため、蒸発器５の出口側にバネ
式の弁体を有する圧力調整弁７を接続し、蒸発器５内で
の冷媒圧力を一定値以上に保って、フロストを防止する
ようにしている。つまり、前記弁体はバネにより常に閉
鎖方向へ付勢され、蒸発器内の圧力が所定値以上のとき
は、蒸発圧力によりバネに抗して弁体が開放されて冷媒
通過が許容される。又、蒸発器内の圧力が所定値以下の
ときは、バネ力が勝って弁体が閉鎖され、冷媒通過が阻
止される。このようにして、空調装置の稼働中は蒸発器
内の圧力が一定に保持される。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、この冷房装置用の蒸発圧力調整弁を備えた
冷凍サイクルにおいて、空調装置の停止時には、冷凍サ
イクル全体の内部圧力が上がり、弁体が全開状態に保持
される。この状態で空調装置が起動すると、圧縮機１の
吸入から膨脹弁４の作動開始までの時間遅れにより、蒸
発器５と圧縮機１との間の圧力が急激に低下し、これに
伴い圧力調整弁７が蒸発器５内の蒸発圧力を所定値以上
に保つように作動して、その圧力調整弁７が急激に全閉
状態になる。そして、この後に膨脹弁４が開弁作動し
て、冷媒が蒸発器５に流入するとき、その冷媒の流入に
より蒸発圧力が急速に上昇して、圧力調整弁７の弁体が
急激に開放方向へ移動される。これに基づき弁体が振動
させられ、この発振により圧力調整弁７のバネの固有振
動と一致した周波数をもつ異音が発生するという問題点
があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点
に着目してなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、簡単な構成にもかかわらず急激な蒸発圧力の変動
に伴う異音の発生を確実に抑制することができる冷房装
置用の蒸発圧力調整弁を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明
では、蒸発器と圧縮機とを連通させるために調整弁ハウ
ジングに設けられた通路には同通路の開閉度を調整する
バネ式の弁体を設け、その弁体の外周面又は通路の内周
面の一方にはシールリングを装着し、そのシールリング
と対向する通路内周面または弁体外周面との間の距離
を、それらの間にクリアランスが形成される状態からシ
ールリングが対向面と係合して変形する状態までの範囲
内に設定し、前記クリアランス量を弁体の振動に対する
自由度を拘束可能な最大値にすると共に、前記変形量を
弁体の円滑摺動を許容可能な最大値に設定したものであ
る。

また、請求項２に記載の発明では、前記クリアランス
量の最大値を16μ、変形量の最大値を100μに設定した
ものである。

［作 用］ 上記のように構成された冷房装置用の蒸発圧力調整弁
において、蒸発器側に急激な圧力変動があると、弁体は
振動しようとする。ところが、弁体外周面又は通路内周
面に装着されたシールリングと、それに対向する通路内
周面又は弁体外周面との間のクリアランスが、弁体の振
動に対する自由度を拘束可能な所定値（16μのクリアラ
ンス量）以下に設定されているため、弁体の振動は確実
に抑制される。

又、前記シールリングの変形量が、弁体の円滑摺動を
許容可能な所定値（100μのシールリング変形量）以下
に設定されているため、弁体の開閉作動時に、過大な摺
動抵抗が作用して弁体の摺動に支障を来たすおそれもな
い。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した冷房装置用の蒸発圧力調
整弁の一実施例を、第１図〜第４図に基づいて詳細に説
明する。

第１図に示すように、圧力調整弁７のハウジング10内
には第５図に示すような冷凍サイクルにおける蒸発器５
と圧縮機１とを連通させるための連通路11が設けられて
いる。シリンダ12はハウジング10の連通路11内に嵌合さ
れ、シールリング13,14により密封保持されると共に、
ストッパ15により抜け止め固定されている。このシリン
ダ12の内周は連通路11の一部を形成している。弁体とし
てのピストン16はシリンダ12内に摺動可能に嵌挿され、
このピストン16の摺動に伴い、そのストローク量に応じ
てシリンダ12に設けられた開口部12aの開閉度が調整さ
れる。

蓋体17は前記ハウジング10の端部に取り付けられ、そ
の内面には上部バネ座18が調節ネジ19により位置調節可
能に支持される。下部バネ座20はピストン16の端面にベ
ローフラム21を介してボルト22により固定され、この下
部バネ座20と上部バネ座18との間にはコイルバネ23が介
装されている。そして、前記調節ネジ19により調節され
たコイルバネ23の所定バネ力により、ピストン16が開口
部12aの閉側に向かって付勢されている。

第１図〜第３図に示すように、環状溝24は前記ピスト
ン16の外周面に形成され、この環状溝24内には耐油性の
優れたNBRよりなるＯリングのシールリング25が、シリ
ンダ12の内周面の摺動面12bに対し所定の距離をもって
対向するように装着されている。そして、第２図及び第
３図に示すように、このシールリング25と摺動面12bと
の間の距離は、シールリング25が摺動面12bから離間し
てそれらの間にクリアランスが形成された状態から、シ
ールリング25が摺動面12bに係合して変形する状態まで
の範囲内に設定されている。クリアランス量はピストン
16の振動に対する自由度を拘束可能な最大値Lmax以下で
あり、変形量は、ピストン16の円滑摺動を許容可能な最
大値Lmin以下である。

すなわち、第２図に示すように、前記シールリング25
と摺動面12bとの間のクリアランスを、それらが接触し
たクリアランス量“0"の状態から徐々に大きく設定しな
がら、急激な蒸発圧力の変動に伴う異音発生の有無を測
定したところ、第４図に示すように、クリアランス量Lm
axが16μを越えたときに、異音が発生することが分っ
た。

又、第３図に示すように、シールリング25を摺動面12
bに接触させて、シールリング25を除々に圧縮変形させ
ながら、ピストン16の摺動抵抗を測定したところ、第４
図に示すように、変形量Lminが100μを越えたときに、
ピストン16の摺動抵抗が急上昇することが分った。

従って、この測定結果によれば、シールリング25と摺
動面12bとの設定距離が、クリアランス量Lmaxの最大値
が16μから、変形量Lminの最大値が100μまでの範囲と
なるように、ピストン16の直径、摺動面12bの内径等が
決定される。

次に、前記のように構成された冷房装置用の蒸発圧力
調整弁について動作を説明する。

さて、この圧力調整弁７を備えた空調装置の起動時に
は、圧縮機１の吸入から膨脹弁４の作動開始までの時間
遅れにより、蒸発器５と圧縮機１との間の圧力が急激に
低下し、これに伴って第１図に示すように、圧力調整弁
７のピストン16が蒸発圧力を所定値以上に保つように、
コイルバネ23のバネ力により全閉状態に作動される。そ
して、この後に膨脹弁４が開弁作動して、冷媒が蒸発器
５に流入するとき、その冷媒の流入により蒸発圧力が急
激に上昇して、圧力調整弁７のピストン16が振動されよ
うとする。

ところが、この圧力調整弁７においては、ピストン16
の外周面に装着されたシールリング25と、それに対向す
るシリンダ12内側の摺動面12bとの間の距離が、ピスト
ン16の振動に対する自由度を拘束可能な所定値Lmax（16
μのクリアランス量）以下に設定されているため、ピス
トン16の振動は確実に抑制される。従って、ピストン16
の振動に伴い、コイルバネ23の固有振動と一致した周波
数の異音が発生するおそれを確実に防止することができ
る。

又、この圧力調整弁７においては、シールリング25と
摺動面12bとの間の距離が、ピストン16の円滑摺動を許
容可能な所定値Lmin（100μのシールリング変形量）以
下に設定されているため、ピストン16の開閉作動時に、
過大な摺動抵抗が作用することはない。従って、ピスト
ン16の摺動に支障を来たすおそれもなく、蒸発圧力の調
整を確実に行うことができる。

従って、ピストン16とシリンダ12との間に、クリアラ
ンス量16μと変形量100μとの合計である116μの公差を
設定すれば、異音が発生されることなく、確実に作動す
る調整弁にすることができる。しかも、異音をなくすた
めの構成としては、シールリング25があるだけなの
で、、その構成はきわめて簡単である。

なお、この発明は前記実施例の構成に限定されるもの
ではなく、例えば、シールリング25をピストン16の外周
面に代えてシリンタ12の内周面に設けたり、シリンダ12
を省略して、ピストン16がハウジング10の内周面を摺動
するように構成したり等、この発明の趣旨から逸脱しな
い範囲で、各部の構成を任意に変更して具体化すること
も可能である。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように構成されているた
め、きわめて簡単な構成をもって、冷房装置の起動時等
において蒸発圧力が急激に変動しても、蒸発圧力調整弁
に異音が発生するおそれを確実に抑制することができる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した冷房装置用の蒸発圧力調
整弁の一実施例を示す断面図、第２図及び第３図はその
圧力調整弁における弁体の外周面のシールリングと弁体
摺動面との関係を説明するための部分拡大断面図、第４
図はクリアランスと弁体の摺動抵抗との関係を示すグラ
フ、第５図は自動車用空調装置の冷凍サイクルを示す概
略図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、４……膨脹弁、５……蒸
発器、７……圧力調整弁、10……ハウジング、11……連
通路、12……シリンダ、12b……摺動面、16……弁体と
してのピストン、25……シールリング、Lmax……クリア
ランス量、Lmin……シールリング変形量。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 景一 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式 会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 47/02 F25B 41/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、膨脹弁及び蒸発器を有す
   る冷凍サイクル中で、蒸発器と圧縮器との間に設けら
   れ、蒸発器内の冷媒の蒸発圧力を一定値以上に保って、
   蒸発器のフロストを防止するようにした冷房装置用の蒸
   発圧力調整弁において、 前記蒸発器と圧縮機とを連通させるために調整弁ハウジ
   ングに設けられた通路には同通路の開閉度を調整するバ
   ネ式の弁体を設け、その弁体の外周面又は前記通路の内
   周面の一方にはシールリングを装着し、そのシールリン
   グと対向する通路内周面または弁体外周面との間の距離
   を、それらの間にクリアランスが形成される状態から、
   シールリングが対向面と係合して変形する状態までの範
   囲内に設定し、前記クリアランス量を弁体の振動に対す
   る自由度を拘束可能な最大値にすると共に、前記変形量
   を弁体の円滑摺動を許容可能な最大値に設定したことを
   特徴とする冷房装置用の蒸発圧力調整弁。
2. 【請求項２】前記クリアランス量の最大値を16μ、変形
   量の最大値を100μに設定したことを特徴とする請求項
   １に記載の冷房装置用の蒸発圧力調整弁。