JP3949417B2 - 膨張弁 - Google Patents

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    • F25B2700/19Pressures
    • F25B2700/191Pressures near an expansion valve

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導入された高圧の冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り出すとともに高圧の冷媒圧力を感知する圧力センサを備えた膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、高圧冷媒を断熱膨張させて蒸発器に送り出す弁部と蒸発器からの冷媒を通過させる冷媒流路とが同じ本体ブロックに形成され、蒸発器出口の冷媒温度及び圧力を感知するパワーエレメントを備えたボックス形の膨張弁が知られている。このタイプの膨張弁は、一般に、弁部の弁体を、蒸発器出口の冷媒の温度及び圧力を感知するパワーエレメントにより付勢して弁開度を制御するようにしている。
【0003】
また、冷凍サイクル内には、圧力スイッチや圧力センサが設けられており、冷媒の圧力を検出して冷暖房の最適な運転を行うようにしている。このような圧力スイッチや圧力センサは、一般に冷媒配管に継手を介して取り付けられるが、最近は複数の構成要素を一体にモジュール化して全体構成を簡素化することが図られており、それに伴って、圧力スイッチや圧力センサを自由に取り付けることができる場所が限られてくるようになった。そこで、圧力スイッチあるいは圧力センサを配管に取り付けるのではなく、たとえば膨張弁の高圧が導入される部分に一体に取り付けて凝縮された液冷媒の圧力を検出することが行われている。
【0004】
従来の圧力センサ付きの膨張弁では、図3に示すように、冷媒の流量を制御する弁体8は、圧縮コイルスプリング9によって弁閉方向に付勢されており、その圧縮コイルスプリング9は、一端が外部に開口するように本体ブロック2に形成された開口部2aの内に配置される。また、圧縮コイルスプリング9は、その固定端側が開口部2aの内壁に螺刻されたねじ山2bにねじ込まれているアジャストねじ10に受けられており、このねじ込み量を調節することで圧縮コイルスプリング9の付勢力を変えて、この膨張弁の弁体8が開き始めるセット値を調整するようにしている。
【0005】
さらに、開口部2aの開口端側には、高圧冷媒流路内の冷媒圧力を検出するための圧力センサ22が嵌め込まれており、圧力センサ22と開口部2aとの間には、開口部2aからの冷媒漏れを防止するために、シール用のOリング22eが装着されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の膨張弁では開口部2aにアジャストねじ10と圧力センサ22とを順次に装着するように構成されているので、組み立て作業が煩雑であり、また部品コストが低減できないという問題があった。
【0007】
この発明の目的は、部品コストの低減を可能とした圧力センサを有する膨張弁を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、導入された高圧の冷媒を断熱膨張して蒸発器に送り出す第1の流路、及び前記蒸発器からの冷媒が通る第2の流路を同じ本体ブロック内に形成した膨張弁において、前記第1の流路の途中に形成された弁座に対向して配置した弁体と、前記弁体を前記第2の流路内の冷媒温度及び圧力に応じて前記弁座に対して接離する方向へ付勢するパワーエレメントと、前記弁体を前記弁座の方向に付勢する圧縮コイルスプリングと、前記第1の流路の高圧の冷媒が導入される側と連通して形成された前記本体ブロックの開口部に前記圧縮コイルスプリングの前記弁体とは反対側の固定端を受けるように螺着されて、導入された高圧の冷媒の圧力を感知する圧力センサと、を備え、前記圧縮コイルスプリングは、その荷重を前記圧力センサのねじ込み量により調節するようにしたことを特徴とする膨張弁が提供される。
【0009】
この発明の膨張弁では、弁体を着座方向へ付勢する圧縮コイルスプリングのばね受けを圧力センサが行い、その圧力センサの開口部へのねじ込み量に応じて圧縮コイルスプリングの荷重を変え、弁体が開き始めるセット値を調整するようにした。これにより、圧縮コイルスプリングの荷重を調整する部材が不要になり、部品コストを低減させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、この発明の実施の形態の膨張弁を示す側面断面図、図2は、その正面図である。図中、1は膨張弁であって、図示しない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ものである。この膨張弁1は、圧縮機、凝縮器、受液器、蒸発器などとともに冷凍サイクルを形成し、例えば自動車用空調装置として用いられる。
【0011】
膨張弁1は、その本体ブロック2の側部に、受液器から高温・高圧の液冷媒を受けるよう高圧冷媒配管が接続される接続穴3と、この膨張弁1にて膨張された低温・低圧の冷媒を蒸発器へ供給するよう低圧冷媒配管が接続される接続穴4とが形成されている。また、接続穴5には蒸発器出口からの冷媒配管が接続され、圧縮器へ至る冷媒配管に接続される接続穴6と連通している。
【0012】
この膨張弁1では、導入された高圧冷媒を断熱膨張して蒸発器に送り出す流路と蒸発器からの冷媒を通過させる流路とが、同じ本体ブロック2内で互いに平行に形成されており、これら流路に対して垂直に本体ブロック2に貫通孔19が穿設されている。また、接続穴3と接続穴4とを連通する冷媒の流路には、その流路面積を途中で狭く絞った形の弁座7が中央部に形成されていて、弁座7に上流側から対向してボール状の弁体8が配置されている。
【0013】
これにより、弁体8と弁座7の入口部との間の隙間の最も狭い部分が、高圧の液冷媒を絞る可変オリフィスを構成し、ここで高圧の液冷媒が断熱膨張して接続穴4に向かう下流側流路へと流れる。また、接続穴3側の流路から下方に抜ける開口部2aには、弁体8を弁座7に着座させる方向に付勢する圧縮コイルスプリング9が配置されている。
【0014】
本体ブロック2の上端部では、接続穴5,6の流路から上方に抜けるように形成された開口部2cにパワーエレメント11が取り付けられている。パワーエレメント11は、金属製のアッパーハウジング12及びロアハウジング13と、これらによって囲まれた空間を仕切るように配置された可撓性のある金属薄板からなるダイヤフラム14と、ダイヤフラム受け盤15とによって構成されている。
【0015】
アッパーハウジング12とダイヤフラム14とによって囲まれた空間は、感温室16を構成している。この感温室16には、アッパーハウジング12の頂部の穴から冷媒と同じガスが充填され、金属ボール17によって封止されている。
【0016】
ダイヤフラム14の下面に配置されたダイヤフラム受け盤15には、ロッド18の上端部が当接しており、このロッド18を介してダイヤフラム14の変位を弁体8へ伝達するようにしている。ロッド18は、本体ブロック2に形成された貫通孔19に挿通され、上端部は保持部材21によって保持されている。
【0017】
貫通孔19は、その上部に大径部19a、下部に小径部19bを有している。大径部19aには、ロッド18と貫通孔19との間の隙間をシールするOリング20が配置されている。保持部材21は、接続穴5,6を連通している流路を横切って垂下する筒状部21aを有していて、その下端部は貫通孔19の大径部19aに嵌入されている。その結果、筒状部21aは、その下部の端面によりOリング20の上方への移動を規制し、Oリング20が貫通孔19を介して高圧側から低圧側への冷媒のバイパス漏れを防止している。
【0018】
また、保持部材21には、ロッド18に対して横方向からの荷重を与えるようにスプリング21bが内蔵されていて、高圧側の冷媒に周期的な圧力変動があったとき、ロッド18の長手方向の振動が生じないように、ロッド18の動作を抑制している。
【0019】
本体ブロック2の下部に開けられた開口部2aには、圧力センサ22が嵌め込まれている。この圧力センサ22は、感圧部を構成するダイヤフラム部材22aと、感圧部で検出された圧力信号を外部に取り出すためのコネクタ部材22bと、ダイヤフラム部材22aをコネクタ部材22bに保持する保持部材22cとから構成され、この保持部材22cの中央部には圧縮コイルスプリング9の固定端を芯決めするための突起部22dが一体に形成されている。保持部材22cは、その外周部分の螺合部23にて本体ブロック2と噛み合うようにされ、かつ、外周部分に周設されたOリング22eによって、弁体8が配置されている空間と大気との間がシールされている。
【0020】
上述の膨張弁1は、圧縮コイルスプリング9の荷重を、アジャストねじに代って、本体ブロック2の開口部2aに対して外側から螺合される圧力センサ22によって調整するようにした点に特徴がある。
【0021】
すなわち、圧力センサ22を螺合部23にて開口部2aに螺着してそのねじ込み量を調節することにより圧縮コイルスプリング9の荷重を調節することができる。
【0022】
このように構成された膨張弁においては、蒸発器から接続穴5に戻ってきた冷媒の温度が低下した場合には、パワーエレメント11の感温室16の温度が下がり、感温室16内の冷媒ガスがダイヤフラム14の内表面にて凝縮する。これにより、パワーエレメント11内の圧力が低下してダイヤフラム14が上方に変位するので、ロッド18が圧縮コイルスプリング9により押されて上方に移動する。あるいは、蒸発器から接続穴5に戻ってきた冷媒の圧力が上昇した場合にも、ダイヤフラム14が上方に変位し、ロッド18が圧縮コイルスプリング9により押されて上方に移動する。その結果、弁体8が弁座7側に移動することで高圧の液冷媒の流路面積が減り、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量が減少する。
【0023】
逆に、蒸発器からの冷凍ガスの温度が上昇した場合には、パワーエレメント11の感温室16内の圧力が上昇することにより、ロッド18は圧縮コイルスプリング9の付勢力に抗して押し下げられる。あるいは、蒸発器から接続穴5に戻ってきた冷媒の圧力が低下した場合にも、ダイヤフラム14が下方に変位し、ロッド18が圧縮コイルスプリング9の付勢力に抗して下方に移動する。そのため、弁体8が弁座7から離れる方向に移動することになって、高圧の冷媒の流路面積が増加するから、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量が増加する。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、膨張弁の高圧冷媒が導入される空間と連通する開口部に圧力センサを螺着するように構成した。これにより、圧力センサの組み立て作業を容易にすることができる。
【0025】
また、圧力センサが従来の膨張弁にあるアジャストねじの機能を兼用しているため、アジャストねじが不要になり、部品コストを低減することができる。
さらに、アジャストねじが不要になったことにより本体ブロックの長さを短くすることができるので、長手方向における切削加工の精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の膨張弁を示す側面断面図である。
【図2】図1の膨張弁の正面図である。
【図3】従来の膨張弁を示す側面断面図である。
【符号の説明】
1 膨張弁
2 本体ブロック
2a,2c 開口部
3,4,5,6 接続穴
7 弁座
8 弁体
9 圧縮コイルスプリング
11 パワーエレメント
12 アッパーハウジング
13 ロアハウジング
14 ダイヤフラム
15 ダイヤフラム受け盤
16 感温室
17 金属ボール
18 ロッド
19 貫通孔
19a 大径部
19b 小径部
20 Oリング
21 保持部材
21a 筒状部
21b スプリング
22 圧力センサ
22a ダイヤフラム部材
22b コネクタ部材
22c 保持部材
22d 突起部
22e Oリング
23 螺合部

Claims (2)

  1. 導入された高圧の冷媒を断熱膨張して蒸発器に送り出す第1の流路、及び前記蒸発器からの冷媒が通る第2の流路を同じ本体ブロック内に形成した膨張弁において、
    前記第1の流路の途中に形成された弁座に対向して配置した弁体と、
    前記弁体を前記第2の流路内の冷媒温度及び圧力に応じて前記弁座に対して接離する方向へ付勢するパワーエレメントと、
    前記弁体を前記弁座の方向に付勢する圧縮コイルスプリングと、
    前記第1の流路の高圧の冷媒が導入される側と連通して形成された前記本体ブロックの開口部に前記圧縮コイルスプリングの前記弁体とは反対側の固定端を受けるように螺着されて、導入された高圧の冷媒の圧力を感知する圧力センサと、
    を備え、
    前記圧縮コイルスプリングは、その荷重を前記圧力センサのねじ込み量により調節するようにしたことを特徴とする膨張弁。
  2. 前記圧力センサは、前記圧縮コイルスプリングの固定端を受ける部分に前記圧縮コイルスプリングを芯決めするための突起部を有していることを特徴とする請求項1記載の膨張弁。
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