JP3998887B2 - 膨張弁 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーエアコン等の冷凍サイクルに装備されて冷媒の流量を制御する膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
角柱形状の弁本体を有し、弁本体内に弁室と弁室内に配設される弁体を操作するパワーエレメントを備えた膨張弁が知られている。
【０００３】
この種の膨張弁は、弁室に通ずる２個の通路と、蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒が通過する通路を有し、蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒の通路内をパワーエレメントの作動を弁体に伝達する作動棒が貫通し、冷媒の温度情報をパワーエレメント側に伝達する。
【０００４】
かかる従来の膨張弁の構成を図９及び図１０に示す。図９は、膨張弁の外観構成を示す斜視図であり、図１０は図９のＡ−Ａ’断面を矢印Ｒ方向から見た断面図である。図９及び図１０において、弁本体１０には、冷凍サイクルの冷媒管路１１において、コンデンサ５の冷媒出口からレシーバ６、開口２２１、流入通路２２及び開口２４１を介してエバポレータ８の冷媒入口へと向かう部分に介在される第１の通路２４と、冷媒管路１１においてエバポレータ８の冷媒出口から開口２６１及び開口２８１を介してコンプレッサ４の冷媒入口へと向かう部分に介在される第２の通路２８とが上下に相互に離間して形成されている。第１の通路２４には開口２２１から流入するレシーバ６の冷媒出口より供給された液体冷媒を断熱膨張させるための弁孔２３が形成されている。弁孔２３は弁本体１０の長手方向に沿った中心線を有している。弁孔２３の入口には弁座が形成されていて、弁座にはボール状の弁体４２が圧縮コイルばねの如きスプリング３２により弁支持部材３１を介して付勢されている。
【０００５】
レシーバ６からの液冷媒が流入通路２２及び弁孔２３を経て導入される第１の通路２４は、液冷媒の通路となり、出口ポートとしての開口２４１と、入口ポートとしての開口２２１と、この開口２２１に連結する弁室２０とを有し、冷媒は膨張後、開口２４１よりエバポレータ８に流入する。弁室２０は、弁孔２３の中心線と同軸に形成される有底の室であり、プラグ３４によって密閉されている。プラグ３４にはシール部材３６が嵌装される。
【０００６】
弁本体１０の上端には弁体４２を駆動するためのパワーエレメント５０が装着されている。パワーエレメント５０は、ダイアフラム５４により内部空間を上下２つの圧力作動室に仕切られたケース５６を有している。下方の圧力作動室５５’は弁孔２３の中心線に対して同心的に形成された均圧孔５１を介して第２の通路２８に連通されている。
【０００７】
第２の通路２８は、入口ポートとしての開口２６１及び出口ポートとしての開口２８１を有し、エバポレータ８の冷媒出口からの冷媒蒸気が開口２６１、通路２８及び開口２８１を経てコンプレッサ４に向かう。第２の通路２８は気相冷媒の通路となり、その冷媒蒸気の圧力が均圧孔５１を介して下方の圧力作動室５５’に負荷されている。均圧孔５１には、ダイアフラム５４の下面から第１の通路２４の弁孔２３まで延出した作動棒４０が同心的に配置されている。作動棒４０はストッパ５２が下方の圧力作動室５５′内に設けられダイアフラム５４の下面に当接する。作動棒４０はパワーエレメント５０を構成する下方の圧力作動室５５’の内部表面及び弁本体１０における第１の通路２４と第２の通路２８との隔壁により上下方向に摺動自在に支持されていて、下端を弁体４２に当接させている。なお上記隔壁における作動棒摺動案内孔に対応した作動棒４０の外周面の領域には、第１の通路２４と第２の通路２８との間の冷媒の漏れを防止する密封部材４４が装着されている。
【０００８】
上方の圧力作動室５５中には公知のダイアフラム駆動用の感温ガスが充填されていて、ダイアフラム駆動流体には、第２の通路２８や第２の通路２８に連通されている均圧孔５１に露出された作動棒４０及びダイアフラム５４を介して第２の通路２８を流れているエバポレータ８の冷媒出口からの冷媒蒸気の熱が伝達される。なお、５８は感温ガス封入用の栓体である。
【０００９】
上方の圧力作動室５５中の感温ガスは上記伝達された熱に対応した圧力をダイアフラム５４の上面に負荷する。ダイアフラム５４は上記上面に負荷されたダイアフラム駆動ガスの圧力と、ダイアフラム５４の下面に負荷された圧力との差により上下に変化する。ダイアフラム５４の上下の変位は作動棒４０を介して弁体４２を弁孔２３の弁座に対して接近または離間させる。この結果、冷媒流量が制御されることとなる。
【００１０】
かかる従来の膨張弁においては、作動棒４０の下部における弁部材駆動棒４３が弁本体１０の中心部に位置しており、したがって、パワーエレメント５０が弁本体１０の中心部に設置されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膨張弁の構造では、対抗する方向に配管を配設し、この配管にエバポレータ及びコンプレッサが接続されるので、膨張弁、エバポレータ及びコンプレッサの取付位置の自由度が制限され、特に自動車におけるエンジンルーム等、取付スペースに制約がある場合は、膨張弁の取付構造が問題となる場合が生じることがあった。本発明の目的は、かかる課題を解決すべく、取付構造の自由度を向上すると共に、互いに直交する第１及び第２の取付面に対し、簡単でしかも確実な位置決め取付けを可能とした膨張弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明に係る膨張弁は、冷凍サイクルに装備されて、コンプレッサからエバポレータへ供給される冷媒の流量を制御する膨張弁であって、上端側にパワーエレメントを配した弁本体を有し、該弁本体に接続されるコンプレッサ側配管及びエバポレータ側配管が互いに直交する関係に配設されてなる膨張弁において、前記弁本体は、第１ないし第４の側面をもった角柱形状のものであり、該弁本体の第１の側面に開口するコンプレッサからの冷媒が流入する下側通路及びコンプレッサへ戻る冷媒が流出する上側通路と、これらの通路が開口する第１の側面に隣接する第２の側面に開口するエバポレータへ向かう冷媒が流出する下側通路及びエバポレータから戻る冷媒が流入する上側通路とを備え、前記弁本体を互いに直交する第１及び第２の取付面に対して取付けするに当り、第１の取付面に対する取付用として、前記第１の側面における前記上側通路と前記下側通路との間の位置に１本のスタッドボルトを植設すると共に、前記第２の取付面に対する取付用として、前記第２の側面から該側面とは反対側の前記第４の側面まで貫通させて前記第２の側面における前記上側通路と前記下側通路との間の位置に横並びに２本の貫通穴を設けたことを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明に係る膨張弁の好ましい具体的態様としては、弁本体の上端側に配したパワーエレメントが弁本体に対して、冷媒の通路が開口されていない第３の側面側へ偏在して設けられていることを特徴としている。
【００１５】
かくの如く構成された本発明に係る膨張弁は、弁本体の隣接する側面に冷媒の通路が開口するので、取付構造の自由度を向上すると共に、互いに直交する第１及び第２の取付面に対し、簡単でしかも確実な位置決め取付けを可能とした膨張弁を実現できる。しかも、パワーエレメントを弁本体に対し偏在して設けるので、スタットボルトと貫通穴との干渉を回避できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る膨張弁の正面図、図２は左側面図、図３は右側面図、図４は背面図、図５は上面図、図６は下面図、図７は図１のＡ−Ａ断面図、図８は図３のＢ−Ｂ断面図である。なお、本発明に係る膨張弁は、図９及び図１０に示す膨張弁と基本的構成及び動作は同一であるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００１７】
全体を符号１で示す膨張弁は、アルミ合金等の材料でつくられる角柱形状の弁本体１０を有する。弁本体１０は、第１ないし第４の４枚の矩形の側面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有し、第１の側面１０ａに隣接する第２の側面１０ｂには、冷媒をエバポレータ８側へ送り出す下側通路２４と、エバポレータ８側から戻る冷媒の上側通路２６とが設けられ、また、上側通路２６と下側通路２４との間の位置に横並びに第２の側面１０ｂから第４の側面１０ｄまで貫通させた２本の貫通穴１４が設けられる。
【００１８】
第３の側面１０ｃには開口部は形成されず、第１の側面１０ａには、コンプレッサ４から供給される冷媒の導入通路２２と、コンプレッサ４へ戻る冷媒の通路２８とが開口する。
【００１９】
この第１の側面１０ａには、互いに直交する第１及び第２の取付面（不図示）のうちの第１の取付面に対する取付用として、コンプレッサへ戻る冷媒が流出する上側通路２８とコンプレッサからの冷媒が流入する下側通路２２との間の位置に１本のスタッドボルト１２が植設される。また、前記第２の取付面に対する取付用として、第２の側面１０ｂから反対側の第４の側面１０ｄまで貫通させて第２の側面１０ｂにおける上側通路２６と下側通路２４との間の位置に横並びに２本の貫通穴１４が設けられる。
【００２０】
図７，図８の断面図において、冷媒が導入される通路２２は、弁室２０に連通し、弁室２０と冷媒を蒸発側へ送り出す通路２４との間に弁孔２３が形成され、この入口は弁座となる。この通路２２と通路２４は、その軸線が互いに９０度の角度で交わる向きに形成されている。弁室２０内には、ボール状の弁体４２がスプリング３２により弁支持部材３１を介して配設され、スプリング３２の他端は、弁室２０を封止するプラグ３４により支えられる。プラグ３４にはシール部材３６が嵌装される。
【００２１】
ボール状の弁体４２は、作動棒４０により押圧されて、弁座２３との間の流路面積を変えて、蒸発器側へ供給される冷媒の流量を制御する。
【００２２】
作動棒４０の他端側は、全体を符号５０で示すパワーエレメントに連結される。弁本体１０の上端側に配されたパワーエレメント５０は、ケース５６内に挟まれるダイアフラム５４を有し、ダイアフラム５４とケース５６の間に上方の圧力作動室５５が画成される。作動室５５内には、感温ガスが封入され、栓体５８により密閉される。パワーエレメント５０は、弁本体１０に対して、冷媒の通路が開口されていない第３の側面１０ｃ側へ偏在して設けられ、スタットボルト１２と貫通穴１４との干渉を防止している。このため、スタットボルト１２が植設される側の弁本体１０は肉厚となる。
【００２３】
ダイアフラム５４の下方の圧力作動室５５′には、ストッパ５２が配設され、ダイアフラム５４の動きをストッパ５２に嵌合する作動棒４０に伝達する。パワーエレメント５０は、カバー７０により覆われる。なお、作動棒４０は、図９及び図１０の膨張弁における作動棒に比較して細径のものを用いている。
【００２４】
エバポレータから戻る冷媒は、弁本体１０内に設けられた通路２６に流入する。通路２６と冷媒をコンプレッサへ戻す通路２８とは直角に交わり、作動棒４０は、通路２８を直径方向に貫通する。通路２６，２８を通過する冷媒の温度は、作動棒４０及びストッパ５２により作動室５５内の作動流体に伝達される。
作動室５５内の作動流体は、この冷媒の温度変化に応じてダイアフラム５４を介して弁体４２の位置を操作して、エバポレータへ送り出す冷媒の流量を制御する。
【００２５】
膨張弁１は、角柱状の弁本体１０を有し、本体の隣接する直交側面に冷媒の４つの通路が開口するので、膨張弁の取付スペースが少ないカーエアコン等の装置であっても、膨張弁の取付構造の自由度を確保することができると共に、互いに直交する第１及び第２の取付面（不図示）に対し、１本のスタッドボルト１２及び２本の貫通穴１４、１４を用いて、簡単でしかも確実な位置決め取付けが可能となるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば取付構造の自由度が高く、互いに直交する第１及び第２の取付面に対し簡単でしかも確実な位置決め取付けを可能とした膨張弁を実現することができ、エンジンルーム内のエバポレータ及びコンデンサ等の配置を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膨張弁の正面図。
【図２】本発明の膨張弁の左側面図。
【図３】本発明の膨張弁の右側面図。
【図４】本発明の膨張弁の背面図。
【図５】本発明の膨張弁の上面図。
【図６】本発明の膨張弁の下面図。
【図７】図１のＡ−Ａ断面図。
【図８】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図９】従来の膨張弁の外観を示す斜視図。
【図１０】図９のＡ−Ａ′断面図。
【符号の説明】
１ 膨張弁
１０ 本体
１２ スタッドボルト
２０ 弁室
２２ 冷媒がコンプレッサから流入する通路
２４ 冷媒が蒸発器へ向かう通路
２６ 冷媒が蒸発器から戻る通路
２８ 冷媒がコンプレッサへ戻る通路
４０ 作動棒
４２ 弁体
５０ パワーエレメント
７０ カバー

Claims (2)

  1. 冷凍サイクルに装備されて、コンプレッサからエバポレータへ供給される冷媒の流量を制御する膨張弁であって、上端側にパワーエレメントを配した弁本体を有し、該弁本体に接続されるコンプレッサ側配管及びエバポレータ側配管が互いに直交する関係に配設されてなる膨張弁において、
    前記弁本体は、第１ないし第４の側面をもった角柱形状のものであり、該弁本体の第１の側面に開口するコンプレッサからの冷媒が流入する下側通路及びコンプレッサへ戻る冷媒が流出する上側通路と、これらの通路が開口する第１の側面に隣接する第２の側面に開口するエバポレータへ向かう冷媒が流出する下側通路及びエバポレータから戻る冷媒が流入する上側通路とを備え、前記弁本体を互いに直交する第１及び第２の取付面に対して取付けするに当り、第１の取付面に対する取付用として、前記第１の側面における前記上側通路と前記下側通路との間の位置に１本のスタッドボルトを植設すると共に、前記第２の取付面に対する取付用として、前記第２の側面から該側面とは反対側の前記第４の側面まで貫通させて前記第２の側面における前記上側通路と前記下側通路との間の位置に横並びに２本の貫通穴を設けたことを特徴とする膨張弁。
  2. 前記パワーエレメントは、前記弁本体に対して、冷媒の通路が開口されていない前記第３の側面側へ偏在して設けられ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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