JP4234308B2 - 温度膨張弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍サイクルに使用する温度膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルにおいて用いられる膨張弁として特開平5−322380号公報に示されるものがある。
図5において、角柱状の弁本体510には、オリフィス516が形成されている第1の冷媒通路514と、第2の冷媒通路519と、が相互に独立して形成されている。第1の冷媒通路514の一端は蒸発器515の入口に連通され、蒸発器515の出口は第2の冷媒通路519、圧縮器511、凝縮器512、レシーバ513を介して第1の冷媒通路514の他端に連結されている。第1の冷媒通路514に連通する弁室524にはオリフィス516に接離する球形の弁体518を付勢するバイアスバネである付勢手段517が設けられている。なお、弁室524はプラグ525で封止され、弁体518は支持部526を介して付勢される。弁本体510には第2の冷媒通路519に隣接してダイアフラム522を有したパワーエレメント520が固定されている。ダイアフラム522で仕切られたパワーエレメント520の上方の室520aは気密にされており、温度対応作動流体が封入されている。
【0003】
パワーエレメント520の上方の室520aから延出している小管521は上方の室520aからの脱気及び上方の室520aへの上記温度対応作動流体の注入に使用された後に端部が密封されている。パワーエレメント520の下方の室520bでは、弁本体510の中を弁体518から第2の冷媒通路519を貫通して延びる感温応動部材たる弁体駆動部材523の一端である大径の延出端が配置されダイアフラム522に当接している。弁体駆動部材523は、第2の冷媒通路519を流れる蒸発器515の出口からの冷媒蒸気の温度をパワーエレメント520の上方の室520a中の温度対応作動流体に伝達し、この温度に対応した圧力の作動ガスを発生させる。下方の室520bは弁本体510の中で弁体駆動部材523の周囲の隙間を介して第2の冷媒通路519に連通されている。
【0004】
従ってパワーエレメント520のダイアフラム522は上方の室520a中の温度対応作動流体の作動ガスの圧力と下方の室520b中の蒸発器515の出口における冷媒蒸気の圧力との差にしたがって弁体518のための付勢手段517の付勢力の影響の下で弁体駆動部材523によりオリフィス516に対する弁体518の弁開放度(即ち、蒸発器の入口への液体状の冷媒の流入量)を調整する。
なお、弁体駆動部材523の他端はシャフト114と当接しており、シャフト114を介して弁体518を駆動する。
【0005】
かかる従来の温度膨張弁において、パワーエレメント520が外部雰囲気に露出されていて、上方の室520a中の温度対応作動流体が弁体駆動部材523によって伝達される蒸発器出口の冷媒の温度ばかりでなく外部雰囲気特にエンジンルームの温度の影響も受ける。さらには蒸発器の出口における冷媒の温度に敏感に反応し過ぎて頻繁に弁体518の開閉を繰り返す所謂ハンチング現象を生起し易いこともある。このハンチングの要因としては蒸発器の構造、冷凍サイクルの配管の方法、温度膨張弁の使用方法また熱負荷とのバランス等がある。
【0006】
上記ハンチング現象を防止する手段として吸着剤例えば活性炭を用いることが従来採用されている。図6は吸着剤を用いた上記公報に示されている温度膨張弁の断面図であり、図5の従来の温度膨張弁とはダイアフラムと感温・圧力伝達部材たる弁体駆動部材の構成が大きく異なっており、それ以外の構成は基本的に同じである。図6において、温度膨張弁は角柱状の弁本体50を有し、弁本体50には、凝縮器512を経てレシーバタンク513から流入する液相の冷媒が第1の通路62に導入されるポート52と、第1の通路62からの冷媒を蒸発器515へ送り出すポート58と、蒸発器から送出される気相の冷媒が通過する第2の通路63の入口ポート60と、冷媒を圧縮器511側へ送り出す出口ポート64が設けられる。
【0007】
冷媒が導入されるポート52は、弁本体50の中心軸線上に設けられる弁室54に連通し、弁室54はナット状のプラグ130で封止される。弁室54はオリフィス78を介して冷媒を蒸発器515へ送り出すポート58に連通する。オリフィス78を貫通する小径のシャフト114の先端には球形の弁体120が設置され、弁体120は支持部材122により支持され、支持部材122はバイアスバネ124により弁体120をオリフィス78に向けて付勢する。弁体120がオリフィス78との間に形成される間隔を変化することによって、冷媒の流路面積が調節される。レシーバ514より送出される冷媒は、オリフィス78を通過する間に膨張し、第1の通路62を通ってポート58から蒸発器側へ送り出される。蒸発器から送出される冷媒は、ポート60から導入され、第2の通路63を通ってポート64から圧縮器側へ送り出される。
【0008】
弁本体50は、上端部から軸線上に第1の穴70が形成され、第1の穴にパワーエレメント部80がネジ部等を利用してとりつけられる。パワーエレメント部80は、感温部を構成するハウジング81及び91と、これらのハウジングに挾み込まれると共に、これらと溶接により固着されたダイアフラム82を有し、ダイアフラム82の中央部に形成された円孔の開口部に感温応動部材100の上端部が、ダイアフラム支持部材82’と共に図7に示す如く溶接にてとりつけられる。なお、ダイアフラム支持部材82’はハウジング81に支持される。
【0009】
ハウジング81及び91内には、通路62内に流れている冷媒と同じか又は性質の似ている気液二相の冷媒が温度対応作動流体として封入されていて、封入後は小管21により封止される。なお、小管21の代わりにハウジング91に溶接される栓体を用いてもよい。ハウジング81及び91内は、ダイアフラム82で仕切られ上部室83と下部室85が形成される。
【0010】
感温・圧力伝達部材100は、第2の通路63中に露出される中空のパイプ状の部材で構成され、その内部に吸着剤40が収容されている。感温応動部材100の上端部は上部室83に連通し、上部室83と感温応動部材100の中空部84とで圧力空間83aを構成する。パイプ状の感温応動部材100は弁本体50の軸線上に形成された第2の穴72を貫通し、第3の穴74に挿入される。第2の穴72と感温応動部材100との間には隙間が形成され、この隙間を通って通路63内の冷媒がダイアフラムの下部室85に導入される。
【0011】
感温・圧力伝達部材100は、第3の穴74に対して摺動自在に挿入され、この先端部はシャフト114の一端に連結される。シャフト114は弁本体50に形成された第4の穴76に摺動自在に挿入され、その他端が弁体120に連結される。
【0012】
かかる構成において、時定数遅延材として機能する吸着剤は次の如く作用する。即ち、吸着剤40として、例えば粒状活性炭を用いた場合には、温度対応作動流体と吸着剤40との組み合わせは、吸着平衡型でありかなりの温度範囲で圧力を温度の一次式で近似でき、しかもその一次式の係数は吸着剤40として封入した粒状活性炭の量により自由に設定できるので、温度膨張弁の使用者が温度膨張弁の特性を自由に設定できる。
【0013】
したがって、吸着平衡型の圧力−温度の平衡状態の設定には蒸発器515の出口からの冷媒蒸気の温度の上昇時及び下降時のいずれの場合にも比較的時間がかかり、つまり時定数を大きくし、上記ハンチング現象の要因である外乱の影響による温度膨張弁の過敏な動作を抑制することができる空調機の性能を安定させて空調機の動作効率を向上させる。
【0014】
図7は図6に示す感温応動部材100の上端部に形成されている開口部にダイアフラム82を溶接により接合して固着した構造を説明する断面図である。図7において、ダイアフラム82はステンレス製で変形しやすいように同心円波形に成形し、かつその中央部に開口部を形成し、図の上の方向に補強部材ガイド用の立上り部82aを設けている。また、ステンレス製の感温応動部材100は先端を鍔出しし、該鍔部100aの上面中央にリング状をなす逃げ溝100b付きの突起部100cを全周にわたって図に示す如く設けている。
【0015】
そして、上記ダイアフラム82の中央立上り部82aの外周に平板リング状の補強部材100dを図7(a)の如く嵌め、突起部100c上に配置してこの補強部材100dと前記突起部100cが同心円状となるように上記電極(図示せず)にて加圧固定した後、この上下電極間に電流を瞬時に印加して前記突起部100cを図7(b)の如く溶接する。これによって補強部材100dもダイアフラム82に溶接される。
【0016】
かかる構成において、突起部100cが溶け出しダイアフラム82と感温応動部材100の鍔部平坦面との間に隙間が発生して、強度低下部がダイアフラム支点とならないように、溶け出した金属を収納できる十分な容積を有した逃げ溝100bを前記突起部100cの基底部両側に設けている。
【0017】
而して、感温応動部材100に固着されたダイアフラム82を支持するストッパ部材82’がダイアフラム82と同心円状に形成された開口部を介して感温応動部材100に圧入されて鍔部100aに当接される。この鍔部100aと補強部材100dとの間に溶接により接合されたダイアフラム82は、その周辺部がハウジング81と91にはさみ込まれ、それぞれの端部が溶接される。なお、ハウジング81と91及び補強部材100dの材質にはステンレスが用いられる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張弁では、中空部を有する感温応動部材にパワーエレメントを構成するダイアフラムを溶接接合した構造は、補強部材を必要とし、しかも上記ダイアフラムに立上り部を形成しなければならないため、部品点数と組立工数を要し、コスト高となるという問題点があった。さらに、上記従来の構造においては、上記ダイアフラム及び補強部材と中空の感温応動部材との位置決めに不安定さが生じ、上記ダイアフラム及び補強部材と中空の感温応動部材との軸合せを正確に行うことが難しいという不具合を生ずることがあった。
【0019】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、中空の感温応動部材にダイアフラムを挿入することにより上記ダイアフラムと中空の感温応動部材を溶接により接合するようにして製造コストを低く抑えることができ、しかも、軸合せの容易な温度膨張弁を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に突起部が全周にわたって形成されており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【0021】
また、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成され、上記支持部材は、その上面における開口部の周囲に全周にわたって形成された突起部を有しており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【0022】
また、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に全周にわたって突起部が形成され、上記支持部材の上面における開口部の周囲に全周にわたって突起部が形成されており、上記両突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本発明に係る温度膨張弁の一実施形態を示している。図示実施形態の温度膨張弁は、基本的構成及び動作は従来の温度膨張弁と同一であり、同一又は均等部分には図6と同一の符号を付して説明を省略する。図1において、100’は内部に吸着剤40が配置された例えばステンレス材質を用いた感温応動部材であり、図2(a)に示す如く感温応動部材100’の開口部100’bの外側に鍔部100’aが形成されており、上記鍔部100’aには図の下方の向きに突起部100’c及び溝100’dが形成されている。突起部100’c及び溝部100’dは、鍔部100’aの全周にわたって形成されている。
【0030】
さらに上記突起部100’cに当接するように、例えばステンレス材質を用いたダイアフラム82aがその中央部に形成された開口部82bを介して感温応動部材100’に挿入され、図2(a)の矢印の方向に進入させて上記突起部100’cに当接させると共に、ダイアフラム82aを感温応動部材100’に固定する。
【0031】
上記ダイアフラム82aを支持する例えばステンレス材質を用いた支持部材82’aがダイアフラム支持部材として上記ダイアフラム82aの開口部82bと同心円状の形成された開口部82’bを介して感温応動部材100’に図2(a)の矢印の如く挿入されダイアフラム82aに当接する。かかる構成において、突起部100’cと同心円状となるように上下電極(図示せず)にて突起部100’cと支持部材82’a間を加圧固定した後、これら電極に電流を印加して所謂プロジェクション溶接を行い、図2(b)に示す如く鍔部100’a、ダイアフラム82a及び支持部材82’aを互いに接合する。
【0032】
この結果、ダイアフラム82aは、鍔部100’aと支持部材82’a間にて突起部100’cにより溶接接合される構成となる。そしてダイアフラム82aの端部は、ハウジング81及び91に挟み込まれて溶接により固着される。
【0033】
かかる構成によれば、ダイアフラム82’aは感温応動部材100’に固定されるので、ダイアフラム82’aの位置決めの不安定さは存在せず感温応動部材100’との軸合せが正確かつ容易に行えることとなる。
【0034】
また、本実施形態においては、ダイアフラム鍔部及び支持部材を互いに溶接で接合する場合について述べたが、本発明はこれに限らず上記支持部材については、ダイアフラムと鍔部とを溶接で接合した後、その開口部を介して感温応動部材に圧入することによって上記ダイアフラムに当接させ、支持部材を感温応動部材に固定してもよいのは勿論である。
【0035】
なお、図1に示す実施形態においては、冷凍サイクルを構成する蒸発器、圧縮機、凝縮器及びレシーバは省略して示しており、21’は上部室83にダイアフラム82aを駆動する温度作動流体となる所定冷媒を封入するためのステンレス製の栓体であり、ハウジング91に形成された穴91aを塞ぐように溶接により固着されている。74aは第3の穴74にてシャフト114に装着されたOリング、74bはOリングの移動を阻止するプッシュナットであり、79は感温応動部材100’の中空部に配置された吸着剤となる例えば活性炭を押える蓋であり、上記中空部に圧入されている。
【0036】
図3は、本発明にかかる温度膨張弁の他の実施形態を示す図であり、図3では感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材からなる主要部のみを示している。図示の実施形態においては、(a)に示すようにダイアフラム82aがその中央部に形成された開口部82bを介して感温応動部材100’の開口部100bの外側に形成された鍔部100’aに当接すべく挿入されており、支持部材82’’aは開口部82bと同心円状に開口された開口部82’’bを有し、開口部82’’bの周辺部に全周にわたって突起部82’’cと共に溝部82’’dが形成されており、ダイアフラム82aを支持すべく開口部82’’bを介して感温応動部材100’に挿入されて、突起部82’’cがダイアフラム82aに当接される。さらに感温応動部材100’の開口部の外側に形成された鍔部100’aには突起部及び溝は存在しない。
【0037】
これにより、ダイアフラム82a及び支持部材82’’aは感温応動部材100’に固定されるので、ダイアフラム82aは支持部材82’’aと共に軸合せが正確かつ容易に行うことができる。かかる構成において図2に示す実施形態と同様に突起部82’’cにより電極を用いてプロジェクション溶接を行い、図3(b)に示す如く鍔部100’a、ダイアフラム82a及び支持部材82’’aを互いに接合する。この結果、ダイアフラム82aは鍔部100’aと支持部材82’’a間に挟まれて溶接接合される構成となる。
【0038】
図4は、本発明に係る温度膨張弁のさらに他の実施形態を示す図であり、図4では、感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材からなる主要部のみを示している。図示の実施においては、(a)に示すように、感温応動部材100’’には開口部100’’bの外側には鍔部100’’aが形成され、鍔部100’’aに全周にわたって図の下向きに突起部100’’cと溝部100’’dが形成され、この突起部100’’cに当接すべくダイアフラム82aがその中央部に開口された開口部82bを介して感温応動部100’’に挿入され、支持部材82’’’aは開口部82bと同心円状に開口された開口部82’’’bの周辺部に全周にわたって図の上向きに突起部82’’’cと共に溝部82’’’dが形成され、ダイアフラム82aに当接して支持すべく開口部82’’’bを介して感温応動部材100’’に挿入される。これにより、ダイアフラム82a及び支持部材82’’’aは感温応動部材100’’に固定されるので、ダイアフラム82aは支持部材82’’’aと共に軸合せが正確かつ容易に行うことができる。かかる構成において、突起部100’’c及び突起部82’’’cと同心円状となるように上下電極(図示せず)にて上記両突起部間を加圧固定した後、これら電極間に電流を印加して所謂プロジェクション溶接を行い、図4(b)に示す如く、鍔部100’a、ダイアフラム82a及び支持部材82’’’aを互いに接合する。
【0039】
このように、感温応動部材の鍔部に形成された突起部と支持部材に形成された突起部とにより、上記プロジェクション溶接時に抵抗が一層増大し、電流が集中するので、溶接条件を緩和することができる。この結果、ダイアフラム82aは鍔部100’’aと支持部材82’’a間に挟まれて溶接接合される構成となる。
【0040】
なお、図3及び図4に示す実施形態において、感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材の材質は図1の実施形態と同一である。
【0041】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の温度膨張弁は、中空部を有する感温応動部材にパワーエレメントを構成するダイアフラムをその中央部に形成された開口部を介して圧入により挿入して固定するので、固定用の特別の部品を必要とせず製造コストを低く抑えることができ、かつダイアフラムの位置決めの不安定さがなく感温応動部材との軸合せが正確に、しかも容易に行うことが可能となって、ダイアフラムを感温応動部材の鍔部に溶接により接合できる。さらには、ダイアフラムを支持する支持部材もその開口部を介して感温応動部材に挿入して固定できるので、ダイアフラムを上記鍔部と支持部材との間で溶接により接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る温度膨張弁の一実施形態を示す断面図。
【図2】図1に示される温度膨張弁の主要部を示す図。
【図3】図1に示される温度膨張弁の主要部の他の実施形態を示す断面図。
【図4】図1に示される温度膨張弁の主要部のさらに他の実施形態を示す断面図。
【図5】従来の温度膨張弁の断面図。
【図6】従来の他の温度膨張弁の断面図。
【図7】図6に示される温度膨張弁の主要部を示す図。
【符号の説明】
100’ 感温応動部材
100’a 鍔部
100’b 開口部
100’c 突起部
82a ダイアフラム
82’a ダイアフラム支持部材
Claims (3)
- 蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に突起部が全周にわたって形成されており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
- 蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成され、上記支持部材は、その上面における開口部の周囲に全周にわたって形成された突起部を有しており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
- 蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に全周にわたって突起部が形成され、上記支持部材の上面における開口部の周囲に全周にわたって突起部が形成されており、上記両突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
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