JP3810223B2 - 膨張弁 - Google Patents
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Description
【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】
膨張弁は、一般に、冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが突出して取り付けられた構成になっており、蒸発器が配置された室内と室外との境界付近に配置される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
蒸発器が配置された室内と室外の圧縮機や凝縮器との間は、空気が出入りしないように気密に仕切る必要があるが、冷媒が通る複数の配管の周囲を気密にシールするのはなかなか容易ではない。
【0004】
そこで、膨張弁自体で蒸発器が配置された室内と室外との間の仕切りをすることができれば、複数の配管の周囲をシールする面倒な構造をなくすことができて都合がよい。
【0005】
しかし、膨張弁には凹凸のあるパワーエレメントが突出して取り付けられているので、その部分の周囲を気密にシールしようとすると、かえって配管の周囲をシールするのより面倒な構造になってしまいがちである。
【0006】
そこで本発明は、蒸発器が配置された室内と室外との間を、膨張弁自体を利用して容易かつ確実にシール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、冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが取り付けられた膨張弁において、上記本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップを、上記パワーエレメントの外面を囲むように上記本体ブロックに取り付けたことを特徴とする。
【0008】
なお、上記蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材が、上記本体ブロックと上記キャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触する状態に配置されるようにするとよい。
【0009】
また、上記キャップが、上記本体ブロックに対して係脱自在であってもよく、上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある小判状であってもよい。
【0010】
また、上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状であってもよい。
【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、蒸発器2に取り付けられた膨張弁1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ものである。
【0012】
冷凍サイクルの圧縮機や凝縮器等は、エンジンルーム3内に配置されており、図示されていない。蒸発器2は、隔壁4によってエンジンルーム3と隔てられた車室5内に配置され、膨張弁1は、蒸発器2に固定された状態でエンジンルーム3と車室5との境界位置に配置されている。
【0013】
膨張弁1の本体ブロック11は、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)又はポリアミド樹脂(PA)等を材料とするプラスチックモールド成形によって形成されている。
【0014】
本体ブロック11には、蒸発器2から圧縮機へ送り出される低温低圧の冷媒ガスを通すための低圧冷媒流路12と、蒸発器2に送り込まれる高温高圧の冷媒液を通して断熱膨張させるための高圧冷媒流路13とが形成されている。
【0015】
低圧冷媒流路12の入口開口には蒸発器2の出口管が差し込み接続され、低圧冷媒流路12の出口開口には圧縮機に至る低圧冷媒配管6が差し込み接続されていて、各々シール用のOリングでシールされている。
【0016】
高圧冷媒流路13の入口開口にはリキッドタンクからの高圧冷媒配管7が差し込み接続され、高圧冷媒流路13の出口開口には蒸発器2の入口管が差し込み接続されていて、各々シール用のOリングでシールされている。
【0017】
低圧冷媒流路12と高圧冷媒流路13とは平行に形成されており、これに垂直な貫通孔14が本体ブロック11を貫通している。そして、その貫通孔14の低圧冷媒流路12側の端部は、パワーエレメント20を嵌め込むために本体ブロック11の外面に形成された窪み15の底面の中央に開口している。
【0018】
パワーエレメント20は、金属板製のハウジング21によって囲まれていて、その内部に、可撓性のある金属製薄板等からなるダイアフラム22が配置されている。
【0019】
パワーエレメント20の下半部は窪み15に嵌め込まれており、窪み15の口元に隣接する部分では、ダイアフラム22の外縁部を全周にわたって挟み付けて固定するために、ハウジング21が環状の鍔状に薄く潰された形状に突出形成されている。21aがその鍔状部である。
【0020】
パワーエレメント20が嵌め込まれた窪み15の口元の外縁には、パワーエレメント20の鍔状部21aと隣接して、外向きの鍔状の突起16が全周に形成されている。
【0021】
そして、その鍔状部21aと突起16とが、コの字型の断面形状に形成された留め具17内にきつく嵌め込まれており、それによってパワーエレメント20が本体ブロック11に固定されている。18は、シール用のOリングである。
【0022】
ハウジング21とダイアフラム22とで気密に囲まれて、ガス注入孔が封止栓23によって封止された圧力室24内には、冷媒流路12,13内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている飽和蒸気状態のガスが封入されている。
【0023】
そして、ダイアフラム22の裏面中央部に面して、大きな皿状に形成されたダイアフラム受け盤25が、ダイアフラム22の面と垂直方向に変位自在に配置されている。
【0024】
27は、留め具17を含めてパワーエレメント20全体をすっぽり覆ってしまうように本体ブロック11に気密に取り付けられたプラスチック製のキャップである。
【0025】
図2及び図3は、キャップ27が本体ブロック11に取り付けられる直前の状態を示す側面図と正面図であり、キャップ27だけは断面を示してある。両図に示されるように、キャップ27の内面はパワーエレメント20の外形形状に沿う形状に凹んで形成されており、キャップ27の外面は凹凸のないかまぼこの表面状に形成されている。
【0026】
キャップ27の左右両面には、本体ブロック11側に向けて各々二対の舌片40が突設されていて、本体ブロック11に突設された小さな突起41に係合する係合孔42が各舌片40に形成されている。
【0027】
したがって、舌片40部分を弾性変形させながら係合孔42を突起41に係合させることによりキャップ27が本体ブロック11に固定された状態になり、それと逆の動作で係合孔42を突起41から外すことによりキャップ27を本体ブロック11から取り外すことができる。
【0028】
図4に示されるように、キャップ27が本体ブロック11に取り付けられた状態では、キャップ27は、表面が本体ブロック11の表面に対して凹凸がなく滑らかに連続する状態で、開口端が全周において本体ブロック11に対して隙間なく気密に密接する。そして、全体の外観形状は、外周面に凹凸のない厚みのある小判状になる。
【0029】
その結果、図1に示されるように、膨張弁1を配置するために隔壁4に形成された穴8と蒸発器2との間の空間に、膨張弁1を囲むようにゴム製のパッキング9を取り付け、そのパッキング9を本体ブロック11とキャップ27の表面全体に隙間なく連続的に密着させて、エンジンルーム3と車室5内との間が通じないように穴8部分をシールすることができる。なお、パッキング9は、隔壁4にネジ止めされた蒸発器固定金具から突設された鍔10に取り付けられている。
【0030】
高圧冷媒流路13は、貫通孔14と交差する位置において内部がL字型に仕切られている。そして、貫通孔14がその仕切り壁をも貫通していて、その下流側開口部分が弁座29になっている。
【0031】
この実施の形態において、高圧冷媒流路13内の仕切り壁は本体ブロック11自体によって形成されている。したがって、その仕切り壁に形成された開口部からなる弁座29は本体ブロック11自体に形成されている。ただし、この部分にだけ本体ブロック11に別部品を取り付けて構成してもよい。
【0032】
貫通孔14内には、軸線方向に進退自在にプラスチック製のロッド30が挿通配置されている。このロッド30の一端側には、弁座29に対して下流側から対向する位置に弁体31が一体成形されている。ただし、弁体31をロッド30と別部品にしてもよい。
【0033】
弁体31は、上流側の端部が弁座29より細くて下流側の端部が弁座29より太いテーパ状(円錐台状)に形成されていて、弁体31の外面と弁座29との間の隙間が冷媒流路の絞り部になっている。したがって、高圧冷媒がここを通過することにより断熱膨張をする。
【0034】
ロッド30は、貫通孔14内を通って低圧冷媒流路12を横切り、弁体31と反対側の端面はダイアフラム受け盤25の裏面に当接している。ダイアフラム受け盤25が収容されているパワーエレメント20内の空間は、ロッド30が緩く通された孔(貫通孔14)を介して低圧冷媒流路12と通じており、低圧冷媒がダイアフラム22の裏面に接触するようになっている。
【0035】
ただし、高圧冷媒流路13内の冷媒がロッド30と貫通孔14との嵌合部分を伝って低圧冷媒流路12側に漏れることのないように、高圧冷媒流路13と低圧冷媒流路12との間の貫通孔14内の部分には、ロッド30にシール用のOリング32が装着されている。
【0036】
33は、ロッド30をパワーエレメント20の方向に付勢する圧縮コイルスプリングであり、その付勢力は組み立て時に調整ナット34によって調整することができる。35はシール用のOリングである。
【0037】
ロッド30は軸線方向に進退自在であるが、圧縮コイルスプリング33の付勢力と圧力室24内の圧力とが釣り合う位置で静止するので、ロッド30に一体成形された弁体31と弁座29との間の隙間の大きさが、圧力室24内の圧力変化に追従して変化する。
【0038】
このように構成された膨張弁1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22の温度が下がって、パワーエレメント20の圧力室24内の飽和蒸気ガスが、ダイアフラム22の内表面で凝結する。
【0039】
すると、圧力室24内の圧力が下がってダイアフラム22が変位するので、ロッド30が圧縮コイルスプリング33に押されて移動し、その結果、弁体31が弁座29側に移動して高圧冷媒の流路面積が狭くなり、蒸発器2に送り込まれる冷媒の流量が減る。
【0040】
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、ダイアフラム22の変位によりロッド30を介して弁体31が弁座29から離れる方向に移動し、高圧冷媒の流路面積が広がるので蒸発器2に送り込まれる冷媒の流量が増える。
【0041】
なお、図3において、51は膨張弁1を蒸発器2に対して固定するネジを通すための膨張弁固定用孔、52は冷媒配管6,7を膨張弁1に対して固定するネジを通すための配管固定用孔である。
【0042】
この図3に示されるように、膨張弁1を正面から見ると、パワーエレメント20は中心軸位置に配置されているが、冷媒流路12,13は側方に偏って配置されている。このように配置することにより、膨張弁1の幅をあまり大きくすることなく、配管固定用孔52を形成するためのスペースを確保することができる。
【0043】
図5は、本発明の第2の実施の形態の膨張弁の正面図であり、本体ブロック11にキャップ27が取り付けられた状態の形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状に形成されている。
【0044】
楕円形にすると、小判形に比べて膨張弁1の外側面のカーブの変化が滑らかなので、図6に示されるように膨張弁1がエンジンルーム3と車室5との境界部に取り付けられたとき、パッキング9が膨張弁1の外側面の全面に確実に密着し、エンジンルーム3と車室5との間をより確実にシールすることができる。
【0045】
【発明の効果】
本発明によれば、本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップをパワーエレメントの外面を囲むように本体ブロックに取り付けたことにより、蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材を本体ブロックとキャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触させることができるので、蒸発器が配置された室内と室外との間を、極めて簡素な構造により膨張弁自体で容易かつ確実にシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の膨張弁が自動車に取り付けられた状態の側面断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられる直前の状態の部分側面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられる直前の状態の正面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられた状態の斜視図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられた状態の正面図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態の膨張弁が自動車に取り付けられた状態の側面断面図である。
【符号の説明】
1 膨張弁
2 蒸発器
3 エンジンルーム
4 隔壁
5 車室
9 パッキング
11 本体ブロック
17 留め具
20 パワーエレメント
27 キャップ
31 弁体
Claims (4)
- 冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが取り付けられ、上記本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップが、上記パワーエレメントの外面を囲むように上記本体ブロックに取り付けられた膨張弁において、
上記蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材を、上記本体ブロックと上記キャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触する状態に配置したことを特徴とする膨張弁。 - 上記キャップが、上記本体ブロックに対して係脱自在である請求項1記載の膨張弁。
- 上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある小判状である請求項1又は2記載の膨張弁。
- 上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状である請求項1又は2記載の膨張弁。
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