JP3507615B2 - 膨張弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに
おいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ
冷媒を断熱膨張させるための膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】膨張弁には各種のタイプがあるが、蒸発
器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路の途中を
細く絞って絞り孔を形成し、その絞り孔の上流側開口部
の口元に形成された弁座に上流側から対向するように弁
体を配置して、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度
に対応して弁体を弁座に対して開閉動作させるようにし
た膨張弁が広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】膨張弁に送り込まれる
高圧冷媒には、何らかの原因によって上流側において圧
力変動が発生する場合があり、その圧力変動は、高圧冷
媒液を媒体として膨張弁に伝達される。

【０００４】ところが上述のような膨張弁では、そのよ
うにして膨張弁より上流側の高圧冷媒の圧力が圧力変動
によって上昇すると、その圧力上昇が弁体を閉じる方向
に作用する。

【０００５】その結果、弁体が閉じてその上流側の高圧
冷媒圧力がさらに上昇し、圧力変動が一層大きなものに
なるので、振動が発生して膨張弁の動作が不安定なもの
になってしまう場合がある。

【０００６】そこで本発明は、上流側の高圧冷媒の圧力
が変動して上昇したような場合でも弁体が急には閉じき
らず、その結果、振動等が発生せずに安定した動作を維
持することができる膨張弁を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の膨張弁は、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒
が通る高圧冷媒流路の途中を細く絞って形成された絞り
孔と、上記絞り孔の上流側開口部の口元に形成された弁
座に上流側から対向するように配置された弁体と、上記
絞り孔内に緩く挿通され、上記蒸発器から送り出される
低圧冷媒の温度に対応して動作する感温部と上記弁体と
を連結するロッドとを設けて、上記感温部の動きによっ
て上記ロッドを介して上記弁体を上記弁座に対して開閉
動作させるようにした膨張弁において、上記ロッドの中
間部分を上記ロッドの側方から互いにあい反する方向に
押す一対の側方押し部材を設けたことを特徴とする。

【０００８】なお、上記側方押し部材が、上記ロッドの
軸線方向への移動に対して摩擦抵抗を付与するものであ
るとよく、上記側方押し部材が、上記ロッドの軸線方向
を傾けるように作用するものであってもよい。

【０００９】また、上記一対の側方押し部材が、上記ロ
ッドの軸線に対して傾いた面で互いに当接する環状の部
材であって、上記一対の側方押し部材を上記ロッドの軸
線方向に一緒に付勢するための付勢手段を設けてもよ
い。

【００１０】また、上記ロッドの外周面を通じて上記高
圧冷媒流路から上記高圧冷媒が漏れるのを防止するため
のＯリングを設けて、そのＯリングが上記一対の側方押
し部材によって所定位置からの移動を規制されるように
してもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の膨
張弁１０を示しており、例えば自動車の室内冷房装置
（カーエアコン）の冷凍サイクルに用いられる。１は蒸
発器である。

【００１２】膨張弁１０の本体ブロック１１に形成され
た低圧冷媒流路１２の入口側端部は蒸発器１の出口に接
続され、高圧冷媒流路１３の出口側端部は蒸発器１の入
口に接続されている。

【００１３】低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３とは
互いに平行に形成されており、これに垂直な貫通孔１４
が低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３との間を貫通し
ている。また、低圧冷媒流路１２から外方に抜けるよう
に形成された開口部には、感温室３０が取り付けられて
いる。

【００１４】高圧冷媒流路１３は、途中の部分が、円形
の断面形状で断面積を狭く絞った絞り孔１５になってい
て、貫通孔１４と同軸線上に形成されており、その絞り
孔１５の上流側開口部の口元が、角度４５度程度のテー
パ状に面取りされて弁座２０になっている。そして、弁
座２０に上流側から対向して、絞り孔１５の直径より大
きな直径を有する球状の弁体２１が配置されている。

【００１５】その結果、弁体２１と弁座２０との間の隙
間の最も狭い部分が高圧冷媒流路１３の絞り部になり、
そこから蒸発器１に到る下流側の管路内において、高圧
冷媒が断熱膨張する。

【００１６】弁体２１は、圧縮コイルスプリング１７に
よって弁座２０に接近する方向（即ち、閉じ方向）に付
勢されている。ただし、弁体２１と圧縮コイルスプリン
グ１７との間には、圧縮コイルスプリング１７の付勢力
を弁体２１に伝達するように、一方の面で弁体２１を受
け他方の面で圧縮コイルスプリング１７を受ける弁体受
け１６が介装されている。

【００１７】１８は、本体ブロック１１に螺合して取り
付けられて圧縮コイルスプリング１７の付勢力を調整す
る調整ナット、１９は、高圧冷媒流路１３と外部との間
をシールするためのＯリングである。

【００１８】貫通孔１４内に緩く嵌挿されたロッド２３
は、軸線方向に進退自在に設けられていて、その上端は
感温室３０に達し、中間部分が低圧冷媒流路１２を垂直
に横切って貫通孔１４内を通り、下端は弁体２１の頭部
に溶接されている。なおロッド２３は、絞り孔１５の内
壁面との間を冷媒が通過できるよう、絞り孔１５の内径
に比べて細く形成されている。

【００１９】したがって、圧縮コイルスプリング１７の
付勢力に逆らって弁体２１をロッド２３で押して弁座２
０から遠ざければ、高圧冷媒流路１３の流路面積が大き
くなる。このように、高圧冷媒流路１３の流路面積はロ
ッド２３の移動量に対応して変化し、それによって蒸発
器１に供給される高圧冷媒の量が変化する。

【００２０】２４は、高圧冷媒流路１３内の高圧冷媒が
ロッド２３の外周面に沿って低圧冷媒流路１２側に漏れ
出すのを防止するためのＯリングであり、高圧冷媒流路
１３と低圧冷媒流路１２との間の貫通孔１４に隣接し
て、ロッド２３の外周面に密着して配置されている。

【００２１】図２に拡大して図示されるように、Ｏリン
グ２４のすぐ低圧冷媒流路１２側の位置には、ロッド２
３が緩く挿通される一対の環状部材２６ａ，２６ｂ（側
方押し部材）が配置されている。両環状部材２６ａ，２
６ｂは、共に滑り性のよいプラスチックで形成されてい
て、内側の孔部分はロッド２３が緩く通る大きさの円形
断面になっている。

【００２２】この両環状部材２６ａ，２６ｂは、ロッド
２３の軸線に対して斜めに傾いた斜面どうしで接してお
り、両環状部材２６ａ，２６ｂ共に、もう一方の端面は
ロッド２３の軸線と直角の向きに形成されている。

【００２３】そして、両環状部材２６ａ，２６ｂは、第
１の環状部材２６ａの外側の端面に当接して配置された
圧縮コイルスプリング２５によって、一緒にＯリング２
４側に付勢されていて、第２の環状部材２６ｂの端面
が、Ｏリング２４に隣接する位置で本体ブロック１１の
壁面に押し付けられている。２７は、圧縮コイルスプリ
ング２５の他端側を受ける板バネからなるリングであ
る。

【００２４】したがって環状部材２６ａ，２６ｂは、ま
ず第１に、Ｏリング２４が所定位置から移動するのを規
制する機能を有する。環状部材２６ａ，２６ｂは、斜面
どうしで当接していてロッド２３の軸線方向に付勢され
ていて互いに斜面を滑ろうとするので、矢印Ａ及びＢで
示されるように、ロッド２３の中間部分をロッド２３の
軸線方向に対してほぼ直角であって互いにあい反する方
向に押す作用をしている。

【００２５】その矢印Ａ及びＢの力は、軸線方向に移動
しようとするロッド２３に対して摩擦抵抗として作用す
ると共に、矢印Ｃ及びＤで示されるように、ロッド２３
の軸線方向を傾けるように作用する。

【００２６】図１に戻って、感温室３０は、厚い金属板
製のハウジング３１と可撓性のある金属製薄板からなる
ダイアフラム３２とによって気密に囲まれており、ダイ
アフラム３２の下面中央部に面して配置されたダイアフ
ラム受け盤３３の下面中央部には、ロッド２３の一端が
当接している。

【００２７】また、感温室３０内には、冷媒流路１２，
１３内に流されている冷媒と同じか性質の似ている飽和
蒸気状態のガスが封入されていて、ガス封入用の注入孔
は、栓３４によって閉塞されている。３６はシール用の
Ｏリングである。

【００２８】低圧冷媒流路１２と感温室３０との間の不
動部分には、熱伝導率の低いプラスチック材などからな
るブシュ３８が固定されていて、感温室３０側への低圧
冷媒の回り込みが規制されている。

【００２９】ただしブシュ３８には、低圧冷媒流路１２
と感温室３０側とを連通させるための通気溝４０が貫通
して穿設されている。また、ブシュ３８の中心軸位置に
貫通して穿設された孔内には、ロッド２３の一端部の近
傍が軸方向に進退自在に緩く通されている。

【００３０】このように構成された膨張弁１０において
は、低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が下が
ると、ダイアフラム３２の温度が下がって、感温室３０
内の飽和蒸気ガスがダイアフラム３２の内表面で凝結す
る。

【００３１】すると、感温室３０内の圧力が下がってダ
イアフラム３２が感温室３０の内側に変位し、それに伴
ってダイアフラム受け盤３３がロッド２３の軸線方向に
ロッド２３から逃げる方向に変位するので、ロッド２３
が圧縮コイルスプリング１７に押されて移動する。それ
によって、弁体２１が弁座２０側に移動して高圧冷媒の
流路面積が狭くなるので、蒸発器１に送り込まれる冷媒
の流量が減少する。

【００３２】低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温
度が上がると、上記と逆の動作によって弁体２１がロッ
ド２３に押されて弁座２０から離れ、高圧冷媒の流路面
積が広がるので、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の流
量が増加する。

【００３３】このようにして、蒸発器１から送り出され
る低圧冷媒の温度に対応して、感温室３０及びロッド２
３の動作を介して弁体２１が弁座２０に対して開閉動作
されることにより、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の
量が制御される。

【００３４】ただし、膨張弁１０に送り込まれてくる高
圧冷媒には、何らかの原因によって上流側において圧力
変動が発生する場合があり、その圧力変動は、高圧冷媒
液を媒体として膨張弁１０に伝達される。そして、弁体
２１の上流側の高圧冷媒の圧力が圧力変動によって上昇
すると、それが弁体２１を閉じようとする方向に作用す
る。

【００３５】しかしロッド２３には、軸線方向の動作に
対して環状部材２６ａ，２６ｂとの間の摩擦抵抗が作用
しているので、高圧冷媒流路１３内の瞬間的な冷媒圧力
上昇では弁体２１は閉じきらない。

【００３６】さらに、環状部材２６ａ，２６ｂからロッ
ド２３に軸線を傾かせる力が働いていることも、高圧冷
媒流路１３内の短時間の冷媒圧力上昇で弁体２１が閉じ
きることのないようにする作用を果たしている。

【００３７】即ち、図３に示されるように弁体２１が弁
座２０から離れた状態では、環状部材２６ａ，２６ｂの
作用によってロッド２３が傾いていて、弁体２１が弁座
２０に対して少し偏心した位置に寄っている。

【００３８】このように弁座２０に対して弁体２１が離
れた図３の状態から弁座２０に弁体２１がちょうど触る
図４の状態までの範囲では、ロッド２３は傾いた状態の
まま軸線方向に進退動作する。したがって、その進退動
作に対して環状部材２６ａ，２６ｂを変位させようとす
る力はほとんど作用せず、ロッド２３はスムーズに進退
動作する。

【００３９】図４に示されるように、弁体２１が弁座２
０にぶつかっても、ロッド２３が傾いている状態では、
ロッド２３に溶接された弁体２１は弁座２０の中央に位
置しないので、弁は閉じきらずに開いている。弁を閉じ
きるためには、弁体２１を弁座２０の中央位置に持って
くる必要がある。

【００４０】そこで、図４に示される状態から、弁体２
１が弁座２０の全周に密着して弁が閉じきられる図５の
状態に移行する範囲では、ロッド２３が、傾いた状態か
ら真っ直ぐな状態に傾動する。

【００４１】しかしそのためには、両環状部材２６ａ，
２６ｂを、図２に示される矢印Ａ及びＢと反対の方向に
移動させる必要があるので、図６の作動特性にも示され
るように、圧縮コイルバネ２５の付勢力に抗する力が余
分に必要となる。

【００４２】したがって、高圧冷媒流路１３の冷媒圧力
が上流側の圧力変動によって上昇すると、それが弁体２
１を閉じる方向に作用するが、上述のように弁体２１を
完全に閉じきるためには圧縮コイルバネ２５の付勢力に
抗する力が余分に必要なことから、短時間の圧力上昇で
は弁体２１は閉じきらず、高圧冷媒流路１３内の大きな
圧力変動に発展しないので、振動や異音等が発生しな
い。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、弁体に連結されたロッ
ドの中間部分を、一対の側方押し部材によってロッドの
側方から互いにあい反する方向に押すようにしたことに
より、弁を閉じきるためには、側方押し部材からロッド
に作用する摩擦抵抗に抗してロッドを移動させる必要が
あり、また側方押し部材を押し戻してロッドを真っ直ぐ
にするための力が必要となる。

【００４４】その結果、高圧冷媒流路内の短時間の圧力
上昇では弁が完全には閉じきらず、高圧冷媒流路内の大
きな圧力変動に発展しないので、振動等が発生せずに安
定した動作を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の膨張弁の縦断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の膨張弁の部分拡大断面図
である。

【図３】本発明の実施の形態の弁が少し開いている状態
の部分拡大断面図である。

【図４】本発明の実施の形態の弁がほとんど閉じようと
している状態の部分拡大断面図である。

【図５】本発明の実施の形態の弁が閉じきっている状態
の部分拡大断面図である。

【図６】本発明の実施の形態の特性線図である。

【符号の説明】

１ 蒸発器 １０ 膨張弁 １３ 高圧冷媒流路 １４ 貫通孔 １５ 絞り孔 ２０ 弁座 ２１ 弁体 ２３ ロッド ２４ Ｏリング ２５ 圧縮コイルスプリング ２６ａ，２６ｂ 環状部材（側方押し部材）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧
   冷媒流路の途中を細く絞って形成された絞り孔と、 上記絞り孔の上流側開口部の口元に形成された弁座に上
   流側から対向するように配置された弁体と、 上記絞り孔内に緩く挿通され、上記蒸発器から送り出さ
   れる低圧冷媒の温度に対応して動作する感温部と上記弁
   体とを連結するロッドとを設けて、 上記感温部の動きによって上記ロッドを介して上記弁体
   を上記弁座に対して開閉動作させるようにした膨張弁に
   おいて、 上記ロッドの中間部分を上記ロッドの側方から互いにあ
   い反する方向に押す一対の側方押し部材を設け、 上記側方押し部材が、上記ロッドの軸線方向を傾けるよ
   うに作用するようにし たことを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】上記側方押し部材が、上記ロッドの軸線方
   向への移動に対して摩擦抵抗を付与する請求項１記載の
   膨張弁。
3. 【請求項３】上記一対の側方押し部材が、上記ロッドの
   軸線に対して傾いた面で互いに当接する環状の部材であ
   って、上記一対の側方押し部材を上記ロッドの軸線方向
   に一緒に付勢するための付勢手段が設けられている請求
   項１又は２記載の膨張弁。
4. 【請求項４】上記ロッドの外周面部分を通じて上記高圧
   冷媒流路から上記高圧冷媒が漏れるのを防止するための
   Ｏリングが設けられていて、そのＯリングが上記一対の
   側方押し部材によって所定位置からの移動を規制されて
   いる請求項１、２又は３記載の膨張弁。