JP3987983B2

JP3987983B2 - Thermal expansion valve

Info

Publication number: JP3987983B2
Application number: JP28129298A
Authority: JP
Inventors: 典秀河地
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: JP2000111208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用空調装置等における冷凍サイクルの温度式膨張弁に関するもので、特に、異音防止のための弁体周辺の構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、冷凍サイクルの膨張弁は、蒸発器の熱負荷変動に対応して蒸発器出口での冷媒の過熱度を所定値に維持するために、蒸発器出口の冷媒温度を感知して作動する感温エレメント部により、弁棒を介して弁体を変位（弁開度を変化）させて、サイクル冷媒流量を調整している。
【０００３】
そして、このような膨張弁においては、弁開度の変化に伴う瞬間的な圧力変動に弁棒や弁体が追従して微振動し、異音が発生することが知られている。
そこで、特開平９−２５７３４１号公報に記載の膨張弁では、図５に示すように、本体ケース９０に形成した孔部９１に弁棒９２を摺動自在に挿入し、弁棒９２の弁体９３と当接する側の面に円錐状の凹部９４を設け、かつ凹部９４を弁棒９２の中心軸に対して偏心させて形成している。そして、開弁状態では、凹部９４によって弁体９３を弁棒９２中心軸から偏心させるようにしている。
【０００４】
このように、弁体９３と弁棒９２を偏心させたことにより、弁棒９２にはばね９６の力によってモーメントが発生し、弁棒９２は孔部９１の内周壁面に押しつけられる。これにより、弁棒９２がその軸方向へ変位する際の孔部９１での摺動抵抗が増大して、瞬間的な圧力変動に対して弁棒９２が追従しなくなり、弁棒９２および弁体９３の微振動が防止される。
【０００５】
また、特開平８−１４５５０５号公報に記載の膨張弁では、弁棒を孔部に摺動自在に挿入し、弁棒をその中心軸に対して垂直方向に付勢するばねを新規に設けて、弁棒を孔部の内周壁面に押しつけるようにしている。これにより、弁棒変位時の摺動抵抗を増大させ、瞬間的な圧力変動に対して弁棒が追従しないようにして、弁棒および弁体の微振動を防止するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、いずれの公報に記載のものでも弁体の微振動による異音の発生防止に効果があるが、前者の従来弁では、微小開弁時および閉弁時に、弁体９３が弁棒９２の中心軸に近づいてモーメントは小さくなるものの、弁体９３が凹部９４の斜面部分にかかっているため、弁棒９２はその中心軸に対して斜め方向の力を受けて孔部９１の内周壁面に押しつけられる。従って、微小開弁域での弁棒９２の摺動抵抗も大となり、閉弁する際と再び開弁する際の弁体付勢力の差（以下、微小開弁域のヒステリシスと言う）が大きくなるという問題がある。
【０００７】
一方、後者の従来弁では、弁棒をその中心軸に対して垂直方向に付勢するためのばねを新規に設けなければならない。また、そのばねによって、弁棒は常時中心軸に対して垂直方向に付勢されており、従って微小開弁域を含む全域でヒステリシスが大きくなってしまうという問題がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、新規に部品を追加することなく、弁棒および弁体の微振動による異音発生を防止可能で、しかも微小開弁域のヒステリシスを従来弁よりも小さくすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１ないし３に記載の発明では、弁座面（４５ａ）に対向する弁体（４３）をばね手段（６３）によって閉弁方向に付勢し、ばね手段（６３）が組付けられた支持部材（４４）に弁体（４３）を固着し、蒸発器（５）の出口側冷媒の温度に応動する感温エレメント部（４Ｂ）の付勢力を、孔部（５１ａ）に摺動自在に挿入された弁棒（４６）を介して弁体（４３）に伝える温度式膨張弁において、弁座面（４５ａ）と弁棒（４６）を同軸に配置し、弁体（４３）が弁座面（４５ａ）から離れた状態において、弁体（４３）が弁棒（４６）の中心軸に対して偏心するように位置決めして、弁体（４３）を支持部材（４４）に固着している。
【０００９】
これによれば、弁体（４３）が弁座面（４５ａ）から離れた状態（開弁状態）では弁体（４３）が弁棒（４６）の中心軸に対して偏心することにより、開弁状態ではばね手段（６３）によって弁棒（４６）にモーメントが発生し、それによって孔部（５１ａ）の内周壁面に押しつけられる。従って、特開平８−１４５５０５号公報の弁のように新規にばねを追加することなく、従来と同様に弁棒（４６）変位時の摺動抵抗を増大させて、瞬間的な圧力変動に対して弁棒（４６）が追従しないようにし、弁棒（４６）および弁体（４３）の微振動による異音の発生を防止することができる。
【００１０】
一方、弁座面（４５ａ）と弁棒（４６）を同軸に配置したことにより、微小開弁域では弁体（４３）は弁座面（４５ａ）に案内されて弁棒（４６）の中心軸に近づくため、弁棒（４６）に対するモーメントは小さくなる。しかも、特開平９−２５７３４１号公報の弁のように凹部を設ける必要がないので、微小開弁域で弁棒（４６）をその中心軸に対して斜め方向に押す力も殆ど発生しない。
【００１１】
従って、微小開弁域では、弁棒（４６）を孔部（５１ａ）に押しつける力が非常に小さくなって、弁棒（４６）の摺動抵抗が小さくなり、微小開弁域でのヒステリシスを従来弁よりも小さくすることができる。
請求項２に記載の発明のように、弁棒（４６）における弁体（４３）側の端部（４６ａ）を、弁棒（４６）の中心軸に対して垂直な平面にすることにより、微小開弁域で弁棒（４６）を斜め方向に押す力を一層小さくするこができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、ばね手段（６３）としてコイルばねを用い、このコイルばね（６３）を弁棒（４６）と同軸に配置している。
これによれば、支持部材（４４）に対する弁体（４３）の固着位置を変更するのみで、殆どコストアップを伴うことなく実施可能である。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は自動車用空調装置の冷凍サイクルに本発明膨張弁を適用した一実施形態を示し、図中、１は自動車のエンジンルーム内に配置される圧縮機であって、この圧縮機１は自動車エンジン（図示せず）により駆動されて、冷媒を圧縮、吐出するものである。圧縮機１の吐出冷媒ガスは、エンジンルーム内の凝縮器２にて冷却され、凝縮する。この凝縮冷媒は、受液器３内にて気液を分離され、液冷媒が受液器３内に溜まる。
【００１４】
４は冷凍サイクルの減圧手段をなす温度式膨張弁で、自動車用空調装置の冷却ユニット部に備えられている蒸発器５出口部の冷媒の過熱度が予め設定した所定値となるように弁開度を調整して、冷媒流量を調整するものである。膨張弁４および蒸発器５は通常、自動車の車室内に設置される。
次に、膨張弁４の具体的構造を詳述すると、４０は膨張弁４の本体ケースで、アルミニュウム等の金属で略直方体状に成形されている。この本体ケース４０の下方部右側には冷凍サイクルの受液器３からの液冷媒が流入する冷媒入口４１が開口している。
【００１５】
この冷媒入口４１は本体ケース４０の下方中央部に形成された弁体収容室４２に連通しており、この室４２内には、膨張弁４の球状の弁体４３、及びこの弁体４３がスポット溶接等にて固着された支持部材４４が収容されている。４５は冷媒入口４１からの液冷媒を減圧する絞り通路で、この絞り通路４５の開度を弁体４３により調整するようになっている。また、絞り通路４５のうち、球状の弁体４３に対向する部位には、円錐状の弁座面４５ａが形成されている。本例では、上記した絞り通路４５および弁体４３により膨張弁４の弁体機構部４Ａが構成されている。
【００１６】
４６は段付き円柱状の弁棒で、図で下方側の小径軸部４６ｂが絞り通路４５の中心部を貫通し、弁棒４６の下端部４６ａは、弁棒４６の中心軸に対して垂直な平面に形成されて球状の弁体４３に当接している。弁棒４６を摺動自在に案内するための孔部５１ａが本体ケース４０（案内部材）に形成され、弁棒４６の図で上方側の大径軸部４６ｃが孔部５１ａに挿入されている。そして、弁棒４６と弁座面４５ａを同軸にするために、孔部５１ａと弁座面４５ａとが同軸に形成されている。
【００１７】
４７は絞り通路４５を通過して減圧された低温、低圧の気液２相冷媒が流れる冷媒流出通路で、本体ケース４０の上下方向の略中間部位に形成されており、この冷媒流出通路４７は蒸発器５の冷媒入口部に接続される。
４８は蒸発器５にて蒸発したガス冷媒が流れる蒸発器出口側通路で、本例では、本体ケース４０の上方部において左右方向に円筒状に貫通するように形成されている。この蒸発器出口側通路４８の入口端（図１の左端）は蒸発器５の冷媒出口部に接続され、出口端（図１の右端）は圧縮機１の吸入口に接続される。
【００１８】
４９は膨張弁４の感温棒で、変位伝達部材としての役割も兼ねるものであり、アルミニュウム等の熱伝導の良好な金属にて円柱状に形成されている。この感温棒４９は蒸発器出口側通路４８を貫通して配設され、蒸発器５で蒸発した過熱ガス冷媒の温度を感知する感温手段をなすものである。すなわち、感温棒４９は前記過熱ガス冷媒の流れ中に位置することにより、過熱ガス冷媒の熱が伝導され、過熱ガス冷媒の温度を感知するものである。
【００１９】
この感温棒４９の具体的形態について説明すると、蒸発器出口側通路４８を貫通する小径の軸部４９ａと、この小径軸部４９ａの端部に結合され、後述のダイヤフラム５２に当接するダイヤフラムストッパ部４９ｂとから構成されている。このダイヤフラムストッパ部４９ｂは、感温棒４９の上端部側（ダイヤフラム５２側端部）から円板状に外径を拡大した形状に一体成形されている。
【００２０】
なお、感温棒４９の外周面には、弁作動のハンチング抑制のために、熱伝達遅延部材６４が圧入固定等により装着されている。この熱伝達遅延部材６４は、感温棒４９を構成するアルミニュウムよりも熱伝導率が十分低い材質（具体的には、樹脂）にて成形されている。
次に、膨張弁４の弁体４３を作動させる弁体駆動部４Ｂについて説明すると、弁体４３に当接された弁棒４６の上端は感温棒４９の下端面に当接しており、この感温棒４９の小径軸部４９ａの下端部近傍の外周溝部にはシール用のＯリング５０が配設され、本体ケース４０の孔部５１に対して感温棒４９は気密に、かつ摺動可能に嵌合している。
【００２１】
感温棒４９の上端部に形成されたダイヤフラムストッパ部４９ｂは本体ケース４０の最上部の外面側に配置されたダイヤフラム５２に当接している。従って、このダイヤフラム５２が上下方向に変位すると、この変位に応じて円柱状感温棒４９、弁棒４６を介して弁体４３も変位するようになっている。本例では、弁棒４６と感温棒４９とにより変位伝達部材が構成されている。
【００２２】
ダイヤフラム５２の外周縁部は、上下のケース部材５３、５４の間に挟持されて支持されている。このケース部材５３、５４はステンレス（ＳＵＳ３０４）等の金属材で構成され、溶接、ろう付け等により一体に接合されている。下側のケース部材５４は本体ケース４０の最上部にねじ止めにて固定されており、このねじ止め固定部はゴム製の弾性シール材（パッキン）５５にて気密になっている。そして、ケース部材５３、５４内の空間はダイヤフラム５２により上側室（５６と下側室５７に仕切られている。
【００２３】
上側室５６には冷媒充填用のキャピラリチューブ５６ａが接合されているが、このチューブ５６ａの先端は閉塞されているので、上側室５６は密封空間である。この上側室５６の内部には冷凍サイクル内の循環冷媒と同種の冷媒ガスが充填されており、この封入ガスは感温棒４９の感知した蒸発器出口の過熱ガス冷媒温度が金属製ダイヤフラム５２を介して伝導され、この過熱ガス冷媒温度に応じた圧力変化を示す。
【００２４】
従って、ダイヤフラム５２は弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましく、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）等の金属からなる。
一方、下側室５７は、感温棒４９のダイヤフラムストッパ部４９ｂの周囲の空隙、この空隙の下方部に形成される圧力導入用の空間５８および環状連通路５９を通して、蒸発器出口側通路４８に連通しており、この蒸発器出口側通路４８の冷媒圧力が下側室５７内に導入される。すなわち、下側室５７内の圧力は通路４８と略同一の圧力となる。
【００２５】
本体ケース４０の最下部には、球状弁体４３の支持機構４Ｃが設けられており、この支持機構４Ｃについて以下説明すると、本体ケース４０の最下部には外部に開口したねじ穴部６０が設けられており、このねじ穴部６０に調整プラグ６１がねじ止め固定されており、この調整プラグ６１はその外周部にシール用のＯリング６２が装着されており、これによりねじ穴部６０との間を気密にシールしている。
【００２６】
６３はコイルばね（ばね手段）であり、その一端は調整プラグ６１のばね案内部６１ａにより弁棒４６と同軸になるように位置決め支持され、他端は支持部材４４のばね案内部４４ａに支持されている。従って、調整プラグ６１の締めつけ位置の調整により、コイルばね６３の取付荷重を調整できる。
図２に示すように、支持部材４４には弁体４３が固着される円錐状の取付部４４ｂが形成され、この取付部４４ｂは支持部材４４のばね案内部４４ａに対して偏心して形成されている。コイルばね６３は弁棒４６と同軸に位置決め支持されているため、図２のように弁体４３が弁座面４５ａから離れた状態では、コイルばね６３、ばね案内部４４ａおよび弁棒４６は同軸になっている。
【００２７】
従って、ばね案内部４４ａに対して偏心した取付部４４ｂに固着された弁体４３は、弁体４３が弁座面４５ａから離れた状態では、弁棒４６の中心軸に対して偏心して配置（位置決め）されることになる。弁棒４６の小径軸部４６ｂの径は例えば１．６ｍｍで、弁体４３の弁棒４６に対する偏心量ａは０．５ｍｍ程度が望ましい。
【００２８】
なお、作動中に弁体４３が弁棒４６の端部４６ａから外れないように、弁体４３の図２で左右方向の移動範囲が弁座面４５ａによって規制されている。
次に、上記構成において作動を説明する。いま、図１の冷凍サイクルにおいて圧縮機１が作動し、サイクル内に冷媒が循環していると、膨張弁４の弁体駆動部４Ｂにおいて、ダイヤフラム５２の上側室５６内の封入ガスに、感温棒４９、金属製ダイヤフラム５２を介して、通路４８内の蒸発器出口の過熱ガス冷媒温度が伝導されるので、上側室５６内の圧力は通路４８の過熱ガス冷媒温度に応じた圧力となり、一方、ダイヤフラム５２の下側室５７内の圧力は通路４８の冷媒圧力となる。
【００２９】
従って、この両室５６、５７内の圧力差と、弁体４３を上方へ押圧するばね６３の取り付け荷重とのバランスで、弁体４３が変位することになる。そして、通路４８の過熱ガス冷媒温度が下がると上側室５６内の圧力が下がり、弁体４３が弁座面４５ａ側に変位して絞り通路４５の開度が減少し、冷媒流量が減少する。一方、通路４８の過熱ガス冷媒温度が上がると上側室５６内の圧力が上がり、弁体４３が弁座面４５ａから離れる方向に変位して絞り通路４５の開度が増加し、冷媒流量が増加する。このような冷媒流量の自動調整作用により、蒸発器５出口のガス冷媒の過熱度が所定値に維持される。
【００３０】
ところで、開弁時には、弁体４３は弁棒４６中心軸に対して偏心しているため、弁棒４６はばね６３の力によるモーメントによって孔部５１ａの内周壁面に押しつけられる。従って、弁棒４６が変位する際には孔部５１ａでの摺動抵抗が増大し、弁開度の変化に伴う瞬間的な圧力変動に対して弁棒４６は追従しなくなり、それによって弁棒４６および弁体４３の微振動が防止される。
【００３１】
一方、微小開弁域では弁体４３は弁棒４６と同軸の弁座面４５ａに案内されて弁棒４６の中心軸に近づくため、弁棒４６に対するモーメントは小さくなる。そして、図３に示す閉弁時には、弁体４３は弁座面４５ａに案内されてさらに弁棒４６の中心軸に近づくため、弁棒４６に対するモーメントは殆ど発生しなくなる。また、弁棒４６における弁体４３側の端部４６ａを弁棒４６の中心軸に対して垂直な平面にしたことから、弁棒４６をその中心軸に対して斜め方向に押す力も殆ど発生しなくなる。
【００３２】
従って、微小開弁域では、弁棒４６を孔部５１ａに押しつける力が非常に小さくなって、弁棒４６の摺動抵抗が小さくなり、微小開弁域でのヒステリシスを従来弁よりも小さくすることができる。
なお、閉弁状態では、弁体４３が弁棒４６の中心軸側に変位するのに伴って、コイルばね６３の弁体４３側端部が弁棒４６の径方向に変位し、コイルばね６３はやや曲がった状態になっている。そして、開弁時には、閉弁状態で曲がっていたコイルばね６３が元に戻る（弁棒４６と同軸になる）ことにより、弁体４３は弁棒４６中心軸から偏心した位置に復帰する。
【００３３】
図４（Ａ）は本実施形態のヒステリシス評価試験の結果を示し、図４（Ｂ）は図５の従来弁の試験結果を示す。なお、上側室５６の圧力を２kgf/cm²G一定に保ち、下側室５７の圧力を変化させて試験を行った。図から明らかなように、本実施形態の微小開弁域でのヒステリシスｂは、従来弁のヒステリシスｂの１／３程度に小さくなっている。これにより、蒸発器５出口のガス冷媒の過熱度の変化に対する、膨張弁の応答性を向上させることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、支持部材４４のばね案内部４４ａと取付部４４ｂとを偏心させたが、それらを同軸にしてもよい。その場合、調整プラグ６１のばね案内部６１ａを弁棒４６の中心軸に対して偏心させて、ばね６３、支持部材４４および弁体４３を弁棒４６の中心軸に対して偏心させて配置する。
また、上述の実施形態では、キャピラリチューブ５６ａを上側室５６への冷媒充填用として用いているが、蒸発器出口の冷媒温度を感知する感温筒を感温棒４９の代わりに設け、この感温筒を上側室５６に接続する手段としてキャピラリチューブ５６ａを用いる膨張弁も周知であり、このタイプの膨張弁に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による膨張弁断面構造を含む冷凍サイクル図である。
【図２】図１の膨張弁の開弁状態を示す要部の拡大断面図である。
【図３】図１の膨張弁の閉弁状態を示す要部の拡大断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明になる膨張弁の特性を示すグラフ、（Ｂ）は従来膨張弁の特性を示すグラフである。
【図５】従来の膨張弁の要部の断面図である。
【符号の説明】
４…膨張弁、４Ｂ…感温エレメント部、５…蒸発器、
４０…本体ケース（案内部材）、４３…弁体、４４…支持部材、
４５…絞り通路、４５ａ…弁座面、４６…弁棒、４６ａ…端部、
５１ａ…孔部、６３…コイルばね（ばね手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature expansion valve for a refrigeration cycle in an automotive air conditioner or the like, and more particularly to an improvement in the structure around a valve body for preventing abnormal noise.
[0002]
[Prior art]
In general, the expansion valve of the refrigeration cycle senses the refrigerant temperature at the evaporator outlet and operates in order to maintain the superheat degree of the refrigerant at the evaporator outlet at a predetermined value in response to fluctuations in the heat load of the evaporator. The valve element is displaced (the valve opening degree is changed) via the valve rod by the temperature element portion, thereby adjusting the cycle refrigerant flow rate.
[0003]
In such an expansion valve, it is known that the valve rod and the valve body follow a momentary pressure fluctuation accompanying a change in the valve opening degree and slightly vibrate to generate abnormal noise.
Therefore, in the expansion valve described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-257341, as shown in FIG. 5, a valve rod 92 is slidably inserted into a hole 91 formed in the main body case 90, and the valve body of the valve rod 92 is obtained. A conical recess 94 is provided on the surface in contact with 93, and the recess 94 is formed eccentric to the central axis of the valve stem 92. In the open state, the valve element 93 is eccentric from the central axis of the valve stem 92 by the recess 94.
[0004]
As described above, when the valve body 93 and the valve stem 92 are eccentric, a moment is generated in the valve stem 92 by the force of the spring 96, and the valve stem 92 is pressed against the inner peripheral wall surface of the hole 91. As a result, the sliding resistance in the hole 91 when the valve stem 92 is displaced in the axial direction is increased, and the valve stem 92 does not follow the instantaneous pressure fluctuation. The slight vibration of 93 is prevented.
[0005]
Further, in the expansion valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-145505, a valve spring is slidably inserted into the hole, and a spring for urging the valve rod in a direction perpendicular to its central axis is newly provided. The valve rod is pressed against the inner peripheral wall surface of the hole. This increases the sliding resistance when the valve stem is displaced, prevents the valve stem from following instantaneous pressure fluctuations, and prevents fine vibrations of the valve stem and the valve body.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, any of the publications described in any of the above publications is effective in preventing the generation of abnormal noise due to slight vibration of the valve body. However, in the former conventional valve, the valve body 93 is not used when the valve is opened or closed. Although the moment decreases as it approaches the central axis of the rod 92, the valve body 93 is applied to the inclined surface portion of the recess 94. Pressed against the inner wall. Accordingly, the sliding resistance of the valve stem 92 in the minute valve opening region also becomes large, and the difference in the valve body urging force between the valve closing and the valve opening again (hereinafter referred to as hysteresis in the minute valve opening region) is large. There is a problem of becoming.
[0007]
On the other hand, in the latter conventional valve, a spring for urging the valve stem in the direction perpendicular to its central axis must be newly provided. Moreover, the valve rod is always urged in the direction perpendicular to the central axis by the spring, and therefore there is a problem that the hysteresis increases in the entire region including the minute valve opening region.
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to prevent the generation of noise due to slight vibrations of the valve stem and the valve body without adding new parts, and the hysteresis of the minute valve opening region is prevented from the conventional valve. The purpose is to make it smaller.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the invention described in claims 1 to 3, the valve body (43) facing the valve seat surface (45a) is urged in the valve closing direction by the spring means (63), and the spring means ( 63) is attached to the support member (44) to which the valve body (43) is fixed, and the urging force of the temperature sensitive element portion (4B) that responds to the temperature of the refrigerant on the outlet side of the evaporator (5) In the temperature type expansion valve that transmits to the valve body (43) via the valve rod (46) slidably inserted in (51a), the valve seat surface (45a) and the valve rod (46) are arranged coaxially, In a state where the valve body (43) is separated from the valve seat surface (45a), the valve body (43) is positioned so as to be eccentric with respect to the central axis of the valve rod (46) to support the valve body (43). It is fixed to the member (44).
[0009]
According to this, when the valve body (43) is separated from the valve seat surface (45a) (valve open state), the valve body (43) is eccentric with respect to the central axis of the valve stem (46), thereby opening the valve body (43). In the valve state, a moment is generated in the valve stem (46) by the spring means (63), and is thereby pressed against the inner peripheral wall surface of the hole (51a). Therefore, without adding a new spring as in the valve of Japanese Patent Laid-Open No. 8-145505, the sliding resistance when the valve stem (46) is displaced is increased as in the conventional case, so that instantaneous pressure fluctuations are prevented. Thus, the valve stem (46) is prevented from following, and generation of abnormal noise due to slight vibration of the valve stem (46) and the valve body (43) can be prevented.
[0010]
On the other hand, since the valve seat surface (45a) and the valve stem (46) are arranged coaxially, the valve element (43) is guided by the valve seat surface (45a) in the minute valve opening region and the center of the valve stem (46). As it approaches the axis, the moment on the valve stem (46) is reduced. In addition, unlike the valve disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-257341, it is not necessary to provide a recess, so that almost no force is generated to push the valve rod (46) obliquely with respect to the central axis in the minute valve opening region.
[0011]
Therefore, in the minute valve opening region, the force pressing the valve stem (46) against the hole (51a) becomes very small, the sliding resistance of the valve stem (46) becomes small, and the hysteresis in the minute valve opening region is reduced. It can be made smaller than a conventional valve.
As in the invention described in claim 2, by making the end (46a) on the valve body (43) side of the valve stem (46) into a plane perpendicular to the central axis of the valve stem (46), The force pushing the valve stem (46) in the oblique direction in the minute valve opening region can be further reduced.
[0012]
In the invention described in claim 3, a coil spring is used as the spring means (63), and the coil spring (63) is arranged coaxially with the valve stem (46).
According to this, it can be carried out with almost no cost increase, only by changing the fixing position of the valve body (43) with respect to the support member (44).
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description later mentioned.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment in which the expansion valve of the present invention is applied to a refrigeration cycle of an automobile air conditioner. In the figure, reference numeral 1 denotes a compressor disposed in the engine room of the automobile, and the compressor 1 is an automobile. Driven by an engine (not shown), the refrigerant is compressed and discharged. The refrigerant gas discharged from the compressor 1 is cooled and condensed by the condenser 2 in the engine room. The condensed refrigerant is separated into gas and liquid in the liquid receiver 3, and the liquid refrigerant accumulates in the liquid receiver 3.
[0014]
4 is a temperature type expansion valve that serves as a decompression unit for the refrigeration cycle, and is opened so that the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 provided in the cooling unit of the automotive air conditioner becomes a predetermined value. The refrigerant flow rate is adjusted by adjusting the degree. The expansion valve 4 and the evaporator 5 are usually installed in a vehicle cabin.
Next, the specific structure of the expansion valve 4 will be described in detail. Reference numeral 40 denotes a main body case of the expansion valve 4, which is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape from a metal such as aluminum. A refrigerant inlet 41 into which liquid refrigerant from the receiver 3 of the refrigeration cycle flows is opened on the right side of the lower part of the main body case 40.
[0015]
The refrigerant inlet 41 communicates with a valve body accommodating chamber 42 formed in the lower central portion of the main body case 40, and the spherical valve body 43 of the expansion valve 4 and the valve body 43 are contained in the chamber 42. A support member 44 fixed by spot welding or the like is accommodated. A throttle passage 45 depressurizes the liquid refrigerant from the refrigerant inlet 41. The opening degree of the throttle passage 45 is adjusted by the valve body 43. A conical valve seat surface 45 a is formed in a portion of the throttle passage 45 facing the spherical valve body 43. In this example, the above-described throttle passage 45 and valve body 43 constitute a valve body mechanism portion 4A of the expansion valve 4.
[0016]
Reference numeral 46 denotes a stepped cylindrical valve rod. In the drawing, a small-diameter shaft portion 46 b on the lower side penetrates the central portion of the throttle passage 45, and a lower end portion 46 a of the valve rod 46 is perpendicular to the central axis of the valve rod 46. It is formed in a flat surface and is in contact with the spherical valve body 43. A hole 51a for slidably guiding the valve stem 46 is formed in the main body case 40 (guide member), and a large-diameter shaft portion 46c on the upper side in the drawing of the valve stem 46 is inserted into the hole 51a. . In order to make the valve stem 46 and the valve seat surface 45a coaxial, the hole 51a and the valve seat surface 45a are formed coaxially.
[0017]
Reference numeral 47 denotes a refrigerant outflow passage through which the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed through the throttle passage 45 flows. The refrigerant outflow passage 47 is formed at a substantially intermediate portion in the vertical direction of the main body case 40. Connected to the refrigerant inlet of the evaporator 5.
Reference numeral 48 denotes an evaporator outlet side passage through which the gas refrigerant evaporated in the evaporator 5 flows, and in this example, is formed so as to penetrate in a cylindrical shape in the left-right direction in the upper part of the main body case 40. The inlet end (left end in FIG. 1) of the evaporator outlet side passage 48 is connected to the refrigerant outlet portion of the evaporator 5, and the outlet end (right end in FIG. 1) is connected to the suction port of the compressor 1.
[0018]
Reference numeral 49 denotes a temperature sensing rod of the expansion valve 4, which also serves as a displacement transmission member, and is formed in a cylindrical shape with a metal having good heat conduction such as aluminum. The temperature sensing rod 49 is disposed through the evaporator outlet side passage 48 and serves as a temperature sensing means for sensing the temperature of the superheated gas refrigerant evaporated by the evaporator 5. That is, the temperature sensing rod 49 is positioned in the flow of the superheated gas refrigerant, so that the heat of the superheated gas refrigerant is conducted and senses the temperature of the superheated gas refrigerant.
[0019]
A specific form of the temperature sensing rod 49 will be described. A small-diameter shaft portion 49a that penetrates the evaporator outlet side passage 48, and a diaphragm stopper that is coupled to an end portion of the small-diameter shaft portion 49a and abuts on a diaphragm 52 described later. Part 49b. The diaphragm stopper portion 49b is integrally formed in a disk-like shape whose outer diameter is enlarged from the upper end side (the end portion on the diaphragm 52 side) of the temperature sensing rod 49.
[0020]
A heat transfer delay member 64 is attached to the outer peripheral surface of the temperature sensing rod 49 by press fitting or the like in order to suppress hunting of the valve operation. The heat transfer delay member 64 is formed of a material (specifically, a resin) having a sufficiently lower thermal conductivity than aluminum constituting the temperature sensing rod 49.
Next, the valve body drive unit 4B that operates the valve body 43 of the expansion valve 4 will be described. The upper end of the valve rod 46 in contact with the valve body 43 is in contact with the lower end surface of the temperature sensing rod 49. An O-ring 50 for sealing is disposed in the outer peripheral groove near the lower end of the small-diameter shaft portion 49 a of the temperature sensing rod 49, and the temperature sensing rod 49 is airtight and slides with respect to the hole 51 of the main body case 40. It is possible to fit.
[0021]
A diaphragm stopper portion 49 b formed at the upper end portion of the temperature sensing rod 49 is in contact with a diaphragm 52 disposed on the outermost surface side of the uppermost portion of the main body case 40. Accordingly, when the diaphragm 52 is displaced in the vertical direction, the valve body 43 is also displaced through the cylindrical temperature sensing rod 49 and the valve rod 46 in accordance with the displacement. In this example, the valve rod 46 and the temperature sensing rod 49 constitute a displacement transmission member.
[0022]
The outer peripheral edge of the diaphragm 52 is sandwiched and supported between the upper and lower case members 53 and 54. The case members 53 and 54 are made of a metal material such as stainless steel (SUS304) and are integrally joined by welding, brazing, or the like. The lower case member 54 is fixed to the uppermost portion of the main body case 40 with screws, and this screw fixing portion is hermetically sealed with a rubber elastic seal material (packing) 55. The space in the case members 53 and 54 is partitioned by the diaphragm 52 into an upper chamber (56 and a lower chamber 57).
[0023]
A capillary tube 56a for refrigerant filling is joined to the upper chamber 56. Since the tip of the tube 56a is closed, the upper chamber 56 is a sealed space. The upper chamber 56 is filled with the same kind of refrigerant gas as the circulating refrigerant in the refrigeration cycle, and the temperature of the superheated gas refrigerant at the outlet of the evaporator sensed by the temperature sensing rod 49 is reduced by the metal diaphragm 52. The pressure change according to this superheated gas refrigerant temperature is shown.
[0024]
Therefore, the diaphragm 52 is preferably made of a tough material having high elasticity and good heat conduction, and is made of a metal such as stainless steel (SUS304).
On the other hand, the lower chamber 57 is connected to the evaporator outlet side passage 48 through the gap around the diaphragm stopper portion 49b of the temperature sensing rod 49, the pressure introduction space 58 formed in the lower portion of the gap and the annular communication passage 59. The refrigerant pressure in the evaporator outlet side passage 48 is introduced into the lower chamber 57. That is, the pressure in the lower chamber 57 is substantially the same as that of the passage 48.
[0025]
A support mechanism 4C for the spherical valve element 43 is provided at the lowermost part of the main body case 40. The support mechanism 4C will be described below. A screw hole portion 60 opened to the outside is provided at the lowermost part of the main body case 40. The adjustment plug 61 is fixed to the screw hole 60 with a screw, and an O-ring 62 for sealing is attached to the outer periphery of the adjustment plug 61. The space is hermetically sealed.
[0026]
Reference numeral 63 denotes a coil spring (spring means), one end of which is positioned and supported so as to be coaxial with the valve stem 46 by the spring guide 61a of the adjustment plug 61, and the other end is supported by the spring guide 44a of the support member 44. ing. Therefore, the mounting load of the coil spring 63 can be adjusted by adjusting the tightening position of the adjustment plug 61.
As shown in FIG. 2, the support member 44 is formed with a conical mounting portion 44 b to which the valve body 43 is fixed, and this mounting portion 44 b is formed eccentrically with respect to the spring guide portion 44 a of the support member 44. Yes. Since the coil spring 63 is positioned and supported coaxially with the valve stem 46, the coil spring 63, the spring guide 44a and the valve stem 46 are coaxial when the valve body 43 is separated from the valve seat surface 45a as shown in FIG. It has become.
[0027]
Therefore, the valve body 43 fixed to the mounting portion 44b that is eccentric with respect to the spring guide portion 44a is arranged eccentrically with respect to the central axis of the valve stem 46 when the valve body 43 is separated from the valve seat surface 45a ( Positioning). The diameter of the small-diameter shaft portion 46b of the valve rod 46 is, for example, 1.6 mm, and the eccentric amount a of the valve body 43 with respect to the valve rod 46 is preferably about 0.5 mm.
[0028]
Note that the range of movement of the valve body 43 in the left-right direction in FIG. 2 is restricted by the valve seat surface 45a so that the valve body 43 does not come off from the end 46a of the valve stem 46 during operation.
Next, the operation in the above configuration will be described. Now, when the compressor 1 is operated in the refrigeration cycle of FIG. 1 and the refrigerant circulates in the cycle, the valve body drive unit 4B of the expansion valve 4 is sensitive to the enclosed gas in the upper chamber 56 of the diaphragm 52. Since the superheated gas refrigerant temperature at the evaporator outlet in the passage 48 is conducted through the hot rod 49 and the metal diaphragm 52, the pressure in the upper chamber 56 becomes a pressure corresponding to the superheated gas refrigerant temperature in the passage 48, On the other hand, the pressure in the lower chamber 57 of the diaphragm 52 becomes the refrigerant pressure in the passage 48.
[0029]
Therefore, the valve body 43 is displaced by a balance between the pressure difference in the chambers 56 and 57 and the mounting load of the spring 63 that presses the valve body 43 upward. When the temperature of the superheated gas refrigerant in the passage 48 decreases, the pressure in the upper chamber 56 decreases, the valve body 43 is displaced toward the valve seat surface 45a, the opening degree of the throttle passage 45 decreases, and the refrigerant flow rate decreases. On the other hand, when the temperature of the superheated gas refrigerant in the passage 48 rises, the pressure in the upper chamber 56 rises, the valve body 43 is displaced away from the valve seat surface 45a, the opening degree of the throttle passage 45 increases, and the refrigerant flow rate increases. To do. By such an automatic adjustment operation of the refrigerant flow rate, the degree of superheat of the gas refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is maintained at a predetermined value.
[0030]
By the way, when the valve is opened, since the valve body 43 is eccentric with respect to the central axis of the valve rod 46, the valve rod 46 is pressed against the inner peripheral wall surface of the hole 51a by the moment by the force of the spring 63. Therefore, when the valve stem 46 is displaced, the sliding resistance in the hole 51a increases, and the valve stem 46 does not follow the instantaneous pressure fluctuation accompanying the change in the valve opening, thereby the valve stem. The slight vibration of 46 and the valve body 43 is prevented.
[0031]
On the other hand, in the minute valve opening region, the valve body 43 is guided by the valve seat surface 45a coaxial with the valve stem 46 and approaches the central axis of the valve stem 46, so that the moment with respect to the valve stem 46 becomes small. When the valve is closed as shown in FIG. 3, the valve element 43 is guided by the valve seat surface 45a and further approaches the central axis of the valve stem 46, so that almost no moment is generated with respect to the valve stem 46. Further, since the end 46a on the valve body 43 side of the valve stem 46 is made a plane perpendicular to the central axis of the valve stem 46, almost a force for pushing the valve stem 46 in an oblique direction with respect to the central axis is also generated. Disappear.
[0032]
Therefore, in the minute valve opening region, the force for pressing the valve rod 46 against the hole 51a becomes very small, the sliding resistance of the valve rod 46 becomes small, and the hysteresis in the minute valve opening region is made smaller than that of the conventional valve. be able to.
In the valve-closed state, as the valve body 43 is displaced toward the central axis of the valve stem 46, the end of the coil spring 63 on the valve body 43 side is displaced in the radial direction of the valve stem 46, and the coil spring 63 Slightly bent. When the valve is opened, the valve spring 43 returns to a position eccentric from the central axis of the valve stem 46 by returning the coil spring 63 bent in the closed state to the original state (coaxial with the valve stem 46).
[0033]
FIG. 4A shows the result of the hysteresis evaluation test of this embodiment, and FIG. 4B shows the test result of the conventional valve of FIG. Note that the test was performed by keeping the pressure in the upper chamber 56 constant at ² kgf / cm ² G and changing the pressure in the lower chamber 57. As is apparent from the figure, the hysteresis b in the minute valve opening region of the present embodiment is about 1/3 of the hysteresis b of the conventional valve. Thereby, the responsiveness of the expansion valve to the change in the degree of superheat of the gas refrigerant at the outlet of the evaporator 5 can be improved.
[0034]
In the above-described embodiment, the spring guide portion 44a and the attachment portion 44b of the support member 44 are eccentric, but they may be coaxial. In that case, the spring guide 61 a of the adjustment plug 61 is eccentric with respect to the central axis of the valve stem 46, and the spring 63, the support member 44 and the valve element 43 are eccentric with respect to the central axis of the valve stem 46. .
In the above-described embodiment, the capillary tube 56a is used for charging the refrigerant into the upper chamber 56. However, a temperature sensing cylinder for sensing the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator is provided in place of the temperature sensing rod 49. An expansion valve using a capillary tube 56a as means for connecting the warm cylinder to the upper chamber 56 is also well known, and the present invention may be applied to this type of expansion valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigeration cycle diagram including an expansion valve cross-sectional structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a state in which the expansion valve of FIG. 1 is open.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a closed state of the expansion valve of FIG. 1;
4A is a graph showing characteristics of an expansion valve according to the present invention, and FIG. 4B is a graph showing characteristics of a conventional expansion valve.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a conventional expansion valve.
[Explanation of symbols]
4 ... expansion valve, 4B ... temperature sensitive element, 5 ... evaporator,
40 ... Main body case (guide member), 43 ... Valve body, 44 ... Support member,
45 ... throttle passage, 45a ... valve seat surface, 46 ... valve stem, 46a ... end,
51a ... hole, 63 ... coil spring (spring means).

Claims

A throttle passage (45) for depressurizing and expanding the refrigerant from the cycle high pressure side;
A valve seat surface (45a) provided in the throttle passage (45);
A valve body (43) disposed opposite to the valve seat surface (45a) to adjust the opening of the throttle passage (45);
Spring means (63) for urging the valve body (43) in the valve closing direction;
A support member (44) in which the valve body (43) is fixed to one end and the spring means (63) is assembled to the other end;
A temperature-sensitive element portion (4B) in which a force for urging the valve body (43) in the valve opening direction changes according to the temperature of the outlet side refrigerant of the evaporator (5);
A valve rod (46) having one end abutting against the valve body (43) and transmitting the urging force of the temperature sensing element portion (4B) to the valve body (43);
A guide member (40) having a hole (51a) for slidably guiding the valve stem (46),
In the temperature type expansion valve in which the valve stem (46) is displaced in the axial direction according to the urging force of the temperature sensitive element portion (4B), and the valve body (43) is displaced together with the valve stem (46). ,
The valve seat surface (45a) and the valve stem (46) are arranged coaxially,
In a state where the valve body (43) is separated from the valve seat surface (45a), the valve body (43) is positioned so as to be eccentric with respect to the central axis of the valve stem (46), and the valve body A temperature type expansion valve characterized in that (43) is fixed to the support member (44).

The end (46a) of the valve stem (46) on the side in contact with the valve body (43) is a plane perpendicular to the central axis of the valve stem (46). The temperature type expansion valve described in 1.

The temperature type expansion valve according to claim 1 or 2, wherein the spring means (63) is a coil spring, and the coil spring (63) is arranged coaxially with the valve stem (46).