JP3897974B2 - 膨張弁 - Google Patents

Description

【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形成された弁座孔に対して上流側から対向するように弁体を配置し、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度と圧力に対応して弁体を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】
そのような膨張弁においては、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度と圧力に対応して動作するダイアフラムによって、軸線方向に進退自在なロッドを介して弁体を開閉動作させるようにしている。
【０００４】
そのような膨張弁の動作が敏感になりすぎないようにするために、本件の出願人は、ダイアフラムに当接するダイアフラム受け盤からロッドに対して偶力が加わるように構成した膨張弁を発明して特許出願してある（特願平１１−２７３５５９号）。
【０００５】
その膨張弁では、ロッドが軸線方向にスライドする際に偶力の作用により摩擦抵抗が発生するので、高圧冷媒に圧力変動があっても弁体の動作がそれに対して敏感に反応せず、高圧冷媒の圧力変動に対して動作の安定した膨張弁を得ることができる。
【０００６】
上述のような膨張弁においては、ダイアフラム受け盤からロッドに対して加わる偶力の反力が、ダイアフラム受け盤を側方（盤面に沿う方向）に押すようにロッドからダイアフラム受け盤に作用するので、図３に示されるように、周囲の固定壁に摺接する３本の足片９０ａをダイアフラム受け盤９０に突出形成してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように３本の足片が設けられていると、周囲の固定壁と摺接するのが、ロッドから受ける反力の方向にある一本の足片のみだったり、ダイアフラム受け盤が横振れすることによって二本の足片になったりして、ダイアフラム受け盤が周囲の固定壁から受ける摺動抵抗が不規則に変化し、その結果、膨張弁の動作特性が不安定なものになってしまう場合がある。
【０００８】
そこで本発明は、ダイアフラム受け盤を側方に押す反力がロッドからダイアフラム受け盤に作用する膨張弁において、ダイアフラム受け盤に生じる摺動抵抗が不規則にならないようにして、安定した動作特性を得ることができる膨張弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【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弁座孔に対して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て低圧冷媒流路を通る低圧冷媒の温度と圧力に対応して変位するダイアフラムに当接するダイアフラム受け盤と弁体との間に軸線方向に進退自在にロッドを挟設し、ロッドを介して弁体を開閉動作させるようにした膨張弁であって、ダイアフラム受け盤を側方に押す反力がロッドからダイアフラム受け盤に作用する膨張弁において、ダイアフラム受け盤がロッドからの反力によって側方に移動するのを規制するように周囲の固定壁に摺接する足片を一本だけダイアフラム受け盤から突設したものである。
【００１０】
なお、ダイアフラム受け盤の外縁部分を囲むハウジングが、全開時にダイアフラム受け盤の外縁部分に面する位置から全閉時にダイアフラム受け盤の外縁部分に面する位置方向へ次第に広がって形成されていると、ダイアフラム受け盤が受ける摺動抵抗をより安定させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１において、１は蒸発器、２は圧縮機、３は凝縮器、４は、凝縮器３の出口側に接続されて高圧の液体冷媒を収容する受液器、１０は膨張弁である。これらによって冷凍サイクルが形成されており、例えば自動車の室内冷房装置（カーエアコン）に用いられる。
【００１２】
膨張弁１０の本体ブロック１１には、蒸発器１から圧縮機２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１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。
【００１３】
低圧冷媒流路１２は、入口側の端部が蒸発器１の出口に接続され、出口側が圧縮機２の入口に接続されている。高圧冷媒流路１３は、入口側の端部が受液器４の出口に接続され、出口側が蒸発器１の入口に接続されている。
【００１４】
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の途中から側方に抜けるように、貫通孔１４と同じ向きに形成された開口部には、パワーエレメント３０が取り付けられている。
【００１５】
高圧冷媒流路１３の途中には、流路面積を途中で狭く絞った形の弁座孔１５が中央部に形成されていて、その弁座孔１５に上流側から対向して球状の弁体１６が配置されている。
【００１６】
その結果、弁体１６と弁座孔１５の入口部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に到る下流側の流路内において、高圧冷媒が断熱膨張する。弁体１６は、圧縮コイルスプリング１７によって弁座孔１５に接近する方向（即ち、閉じ方向）に付勢されている。１８はスプリング受けである。
【００１７】
貫通孔１４に挿通されたロッド２０は、軸線方向に摺動自在に設けられていて、その上端はパワーエレメント３０の裏面付近に達し、中間部分が低圧冷媒流路１２を垂直に横切って貫通孔１４内に嵌合し、下端は、弁座孔１５内を通って弁体１６の頭部に当接している。
【００１８】
なおロッド２０は、弁座孔１５の壁面との間が冷媒流路になるよう、弁座孔１５に比べて細く形成されている。また、プラスチック製のガイド筒１９が、低圧冷媒流路１２を横切ってロッド２０を囲んで配置されている。
【００１９】
パワーエレメント３０の上半部は、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（例えば厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼板）からなるダイアフラム３２によって気密に囲まれている。
【００２０】
その気密空間３０ａ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て、ガス封入用の注入孔は、栓３４によって閉塞されている。
【００２１】
ダイアフラム３２の裏面に当接するように、大きな皿状に形成された金属製のダイアフラム受け盤３３が配置されていて、ダイアフラム受け盤３３の裏面にロッド２０の端部が当接している。
【００２２】
ロッド２０は一本の真っ直ぐな棒状であるが、ロッド２０が当接するダイアフラム受け盤３３の面がロッド２０の軸線に対して斜めに傾いて形成されている（斜面３６）。
【００２３】
４０は、パワーエレメント３０が低圧冷媒の急激な温度変化に影響されないように、ダイアフラム３２の裏面への低圧冷媒の回り込みを規制するために、ダイアフラム受け盤３３に形成された冷媒通路である。
【００２４】
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、パワーエレメント３０内の飽和蒸気ガスがダイアフラム３２の内表面で凝縮する。
【００２５】
すると、パワーエレメント３０内の圧力が下がってダイアフラム３２とダイアフラム受け盤３３が変位するので、ロッド２０が圧縮コイルスプリング１７に押されて移動し、その結果、弁体１６が弁座孔１５側に移動して高圧冷媒の流路面積が狭くなって、蒸発器１に送り込まれる冷媒の流量が減る。
【００２６】
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り、ダイアフラム受け盤３３で押されたロッド２０によって弁体１６が弁座孔１５から離れる方向に移動させられ、高圧冷媒の流路面積が広がって、蒸発器１に送り込まれる高圧冷媒の流量が増える。図１は、全開状態を示している。
【００２７】
このような膨張弁１０において、ロッド２０が当接するダイアフラム受け盤３３側の面がロッド２０の軸線に対して傾いた斜面３６になっているので、パワーエレメント３０と圧縮コイルスプリング１７とからロッド２０が受ける力は、ロッド２０の軸線方向を回転させようとする偶力としても作用する。
【００２８】
その結果、ロッド２０が進退する際には貫通孔１４の内面壁との間において摩擦抵抗が発生するので、高圧冷媒流路１３内の高圧冷媒に圧力変動があったとき、ロッド２０の動作（即ち弁体１６の開閉動作）がそれに対して敏感に反応しない。
【００２９】
このような膨張弁１０では、斜面３６において、ダイアフラム受け盤３３を側方（盤面に沿う方向であり、図１において右方）に押す反力がロッド２０からダイアフラム受け盤３３に対して作用する。
【００３０】
そこでダイアフラム受け盤３３には、図２に単体でも示されるように、ロッド２０からの反力によってダイアフラム受け盤３３が側方に移動するのを規制するように、パワーエレメント３０のハウジング３１の下端筒状部３１ａの内面に摺接する足片３３ａが突設されている。
【００３１】
なお、この実施例では足片３３ａはダイアフラム受け盤３３の一部を折り曲げて形成されているが、ダイアフラム受け盤３３に他の部材を連結して形成しても差し支えない。
【００３２】
この足片３３ａは、図１に示されるように、本体ブロック１１に取り付けられるパワーエレメント３０のハウジング３１の筒状部３１ａの内周面に沿ってその筒状部３１ａの軸線方向と略平行に長く配置されている。
【００３３】
足片３３ａは、ダイアフラム受け盤３３の斜面３６の背面側の位置に一本だけ設けられており、ロッド２０から受ける反力によりダイアフラム受け盤３３が側方に移動しようとすると、足片３３ａの外面側が筒状部３１ａの内周面に押し付けられる位置にある。
【００３４】
足片３３ａをこのようにダイアフラム受け盤３３の斜面３６の背面側に設けたことにより、ロッド２０から受ける反力によってダイアフラム受け盤３３が側方（図１において右方）に移動してしまうことが規制される。
【００３５】
そして、足片３３ａがその位置に一本設けられているだけなので、ダイアフラム受け盤３３がハウジング３１の筒状部３１ａの内周面から受ける摺動抵抗にばらつきが発生せず、膨張弁１０が常に安定した特性で動作する。
【００３６】
また、パワーエレメント３０のハウジング３１のうちダイアフラム受け盤３３の外縁部分を囲む位置にある部分３１ｂが、本体ブロック１１に近い側からダイアフラム３２に近い側へ（即ち、ダイアフラム受け盤３３の全開時にダイアフラム受け盤３３の外縁部分に面する位置から全閉時にダイアフラム受け盤３３の外縁部分に面する位置方向へ）次第に大きな径に広がって形成されている。この実施例では、その部分３１ｂがアール面に形成されている。ただし、テーパ面等であってもよい。
【００３７】
したがって、ダイアフラム受け盤３３が例えば紙面と垂直方向に横振れした状態になっても、図１に示される全開状態のときダイアフラム受け盤３３がハウジング３１にガイドされて最も内側位置に寄せられ、そこから少しでも閉弁方向に移行すればダイアフラム受け盤３３の外縁がハウジング３１に触れなくなる。したがって、ダイアフラム受け盤３３は一本の足片３３ａ以外の部分では摺動抵抗を受けることがなく安定した動作をする。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイアフラム受け盤がロッドからの反力によって側方に移動するのを規制するように周囲の固定壁に摺接する足片を一本だけダイアフラム受け盤から突設したことにより、ダイアフラム受け盤に生じる摺動抵抗が不規則にならず、膨張弁が安定した特性で作動する優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の膨張弁の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例のダイアフラム受け盤の斜視図である。
【図３】従来のダイアフラム受け盤の斜視図である。
【符号の説明】
１６ 弁体
２０ ロッド
３０ パワーエレメント
３１ ハウジング
３１ａ 筒状部（固定壁）
３１ｂ ダイアフラム受け盤の外縁部分を囲む位置にある部分
３２ ダイアフラム
３３ ダイアフラム受け盤
３３ａ 足片
３６ 斜面

Claims (2)

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弁座孔に対して上流側から対向するように弁体を配置して、上記蒸発器から送り出されて低圧冷媒流路を通る低圧冷媒の温度と圧力に対応して変位するダイアフラムに当接するダイアフラム受け盤と上記弁体との間に軸線方向に進退自在にロッドを挟設し、上記ロッドを介して上記弁体を開閉動作させるようにした膨張弁であって、
   上記ダイアフラム受け盤を側方に押す反力が上記ロッドから上記ダイアフラム受け盤に作用する膨張弁において、
   上記ダイアフラム受け盤が上記ロッドからの反力によって側方に移動するのを規制するように周囲の固定壁に摺接する足片を一本だけ上記ダイアフラム受け盤から突設したことを特徴とする膨張弁。
2. 上記ダイアフラム受け盤の外縁部分を囲むハウジングが、全開時に上記ダイアフラム受け盤の外縁部分に面する位置から全閉時に上記ダイアフラム受け盤の外縁部分に面する位置方向へ次第に広がって形成されている請求項１記載の膨張弁。

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