JP5227967B2 - 膨張弁 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、空調装置に用いる冷房システムに適用される膨張弁に関する。

従来の空調装置の冷凍サイクルの一例が、図５に示されている。図５に示す冷凍サイクル１においては、モータ等の駆動源２によって駆動されるコンプレッサ４で圧縮された冷媒がコンデンサ５に送られ、ファン１２によってコンデンサ５に外気を吹きつけることで冷媒が液化される。コンデンサ５で液化された冷媒はレシーバ６に収容され、レシーバ６からの液冷媒は、通過量を調整する膨張弁１０を通ってエバポレータ（蒸発器）８に送られ、エバポレータ８で気化された冷媒がコンプレッサ４に戻されて、以下、冷凍サイクルを循環する。膨張弁１０は、エバポレータ８の出口側の冷媒温度を検知する温度センサ１０ａと、膨張弁１０が有するダイアフラムの均圧用の配管１０ｂを有し、これらの値を膨張弁１０にフィードバックして弁開度を調節する。

図６は、図５に示す冷凍サイクルに用いられる膨張弁の一例を示す概略縦断面図である。膨張弁１０の弁本体３０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気液二相冷媒の導入のための第１通路３２と、エバポレータ８の冷媒出口からコンプレッサ４の冷媒入口に向かう部分に介在されていて気相冷媒が流れる第２通路３４とが、上下に相互に離間して形成されている。第１通路３２には、レシーバ６の冷媒出口から供給された液体冷媒を減圧させるための弁孔３２ａが弁本体３０の長手方向の中心線に沿って形成されている。弁孔３２ａの入口には弁座が形成されていて、弁部材３２ｂが圧縮コイルばねの如き付勢手段３２ｃにより当該弁座に向かって付勢されている。

膨張弁１０は、入口ポート３２１と、この入口ポート３２１に連結する弁室３５を有する。弁室３５は、弁孔３２ａの中心線と同軸に形成される有底の室であり、プラグ３７によって密閉されている。第２通路３４については、冷媒管路１１が接続されるポート３４１，３４２が形成されている。

弁本体３０の上端には弁部材３２ｂを駆動するための弁部材駆動装置３６が装着されている。弁部材駆動装置３６は、ダイアフラム３６ａにより内部空間を上下２つの圧力作動室３６ｂ，３６ｃに仕切られた圧力作動ハウジング３６ｄを有している。圧力作動ハウジング３６ｄ中の下方の圧力作動室３６ｃは弁孔３２ａの中心線に対して同心的に形成された均圧孔３６ｅを介して第２通路３４に連通されているので、第２通路３４における冷媒蒸気の圧力が下方の圧力作動室３６ｃに負荷されている。

均圧孔３６ｅには、ダイアフラム３６ａの下面から第１通路３２の弁孔３２ａまで延出した弁部材駆動棒３６ｆが同心的に配置されている。弁部材駆動棒３６ｆは圧力作動ハウジング３６ｄの下方の圧力作動室３６ｃ及び弁体３０における第１通路３２と第２通路３４とを隔てる隔壁に上下方向に摺動自在に支持されていて、下端を弁部材３２ｂに当接させている。なお、上記隔壁を摺動自在な弁部材駆動棒３６ｆの外周面には両通路３２，３４間の冷媒の漏れを防止する密封部材３６ｇが装着されている。

圧力作動ハウジング３６ｄの上方の圧力作動室３６ｂ中には公知のダイアフラム駆動流体が充填されていて、ダイアフラム駆動流体には第２の通路３４や均圧孔３６ｅに露出された弁部材駆動棒３６ｆ及びダイアフラム３６ａを介して、第２通路３４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。

上方の圧力作動室３６ｂ中のダイアフラム駆動流体は伝達された熱に対応してガス化し、そのガス圧力はダイアフラム３６ａの上面に負荷される。ダイアフラム３６ａはこのガス圧力とダイアフラム３６ａの下面に負荷された圧力との差に基づいて上下に変化し、当該上下変位は弁部材駆動棒３６ｆを介して弁部材３２ｂに伝達される。弁部材３２ｂが弁孔３２ａの弁座に対して接近又は離間することによって、弁孔３２ａを通過する冷媒流量が制御される。

図７は、図６に示す膨張弁をポート３２１側から見た図である。図７に示すように、従来の膨張弁においては、弁本体３０は、比較的幅広の本体上部６０と、比較的幅狭の本体下部６１と、幅が本体上部６０の幅から本体下部６１の幅へと連続的に減少する接続部６２とを備えている。弁本体３０において、ボルト孔６３，６３は本体上部６０と接続部６２とに渡る領域にドリル加工や切削加工のような穴あけ加工によって形成されている。
特許第３５４５８４７号公報

この発明の目的は、弁本体に装置された弁部材駆動装置を構成するダイアフラムの変位を弁部材駆動棒により弁部材に伝達して、上記弁部材を弁座に対して接離することにより冷媒流量を制御する膨張弁において、ボルト嵌合溝の配置に工夫を施して、弁本体に要する材料量の一層の節減を図る膨張弁を提供することである。

この発明による膨張弁は、弁本体に装置された弁部材駆動装置を構成するダイアフラムの変位を弁部材駆動棒により弁部材に伝達して、上記弁部材を弁座に対して接離することにより冷媒流量を制御する膨張弁において、前記弁本体は本体上部と当該本体上部よりも幅狭い本体下部とから成り、前記本体上部と前記本体下部との境界部に前記弁本体の外方に開いたボルト嵌合溝が形成されており、前記ボルト嵌合溝は、前記弁本体の押出し加工成形とともに形成されるとともに、断面円弧形で且つ当該溝の開口が前記境界部に斜め下方に開口し、ボルト嵌合溝の開口幅は当該ボルト嵌合溝に挿通される取付けボルトのボルト径よりも狭いことを特徴としている。

この発明による膨張弁は、上記のように、弁本体の幅が変化する境界部にボルト嵌合溝を配置するレイアウトとしており、境界部に要する素材を更に減らすことができ、結果として、弁本体に要する素材量の一層の縮減を達成することができる。

図１は、この発明による膨張弁の一実施形態を示す正面図である。 図２Ａは、図１に示す膨張弁の側面図である。 図２Ｂは、図１に示す膨張弁の裏面図である。 図２Ｃは、図１に示す膨張弁の上面図である。 図２Ｄは、図１に示す膨張弁の底面図である。 図３は、この発明による膨張弁の別の実施形態を示す縦断面図である。 図４は、図３に示す膨張弁の裏面図である。 図５は、従来の空調装置の冷凍サイクルの一例を示す概略図である。 図６は、図５に示す冷凍サイクルに用いられる膨張弁の一例を示す概略縦断面図である。 図７は、図６に示す膨張弁を入口ポート側から見た図である。 図８Ａは、膨張弁のプラグの従来のカシメ固定の態様を示す断面図である。 図８Ｂは、図８Ａとは直交する方向から見た一部断面図である。

符号の説明

２０，２０ａ 膨張弁 ２１，２１ａ 弁本体
４０ 本体上部 ４１ 本体下部
４２ 接続部 ４３，４３ ボルト嵌合溝
４４ 下端部 ５０ カシメ円筒部

以下、添付した図面に基づいてこの発明による膨張弁の実施形態について説明する。図１はこの発明による膨張弁の一実施形態を示す正面図である。図２Ａは図１に示す膨張弁の側面図、図２Ｂは裏面図、図２Ｃは上面図、そして図２Ｄは底面図である。

図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄに示すように、膨張弁２０は、弁本体２１と弁部材駆動装置３６とを備えており、弁本体２１は、本体上部４０と本体上部４０よりも幅狭い本体下部４１とから成っている。弁本体２０の本体下部４１は材料節減のための縮幅部として形成されている。本体上部４０と本体下部４１との境界部４２には、左右の各側に弁本体２１の外方に開いたボルト嵌合溝４３，４３が形成されている。膨張弁２０においては、外観上、第１通路３２、第２通路３４、弁部材駆動装置３６、及び弁部材駆動棒３６ｆが現れている。

本実施形態では、弁本体２０の幅が変化する領域である境界部４２にボルト嵌合溝４３，４３を配置するレイアウトとなっている。したがって、ボルト嵌合溝４３，４３の空所によって括れた部分で本体上部４０と本体下部４１とが接続されることになり、境界部４２に要する素材を更に減らすことができる。また、本体上部４０の途中の側部にボルト嵌合溝４３，４３を配置するような場合と比べても、本体上部４０の高さを抑えることができる。更に、本体下部４１は図７に示すような従来の膨張弁の本体下部６１よりも長くなっている。これらの形状・構造から、弁本体２１に要する素材の一層の縮減が実現されている。

弁本体２１は、アルミニウム合金を型内で正面・裏面方向に通す押出し加工によって成形される。ボルト嵌合溝４３，４３は、押出し成形型に各ボルト嵌合溝４３に対応した凸部を備えることにより、弁本体２１の押出し加工と同時に形成される。ボルト嵌合溝４３，４３は、穴あけ工程のような専用の加工工程が不要になるので、加工作業を簡素化し加工コストを低減することができる。

ボルト嵌合溝４３，４３は、断面円弧形をしており、溝の開口４３ａ，４３ａが境界部４２において、斜め下方に開口している。こうした形状によって、素材の押出し加工の際のボルト嵌合溝４３回りの素材の回り込み変形を可及的に少なくし、加工性及び品質の向上を期することができる。

各ボルト嵌合溝４３の開口幅（最小空間寸法）ｗは、ボルト嵌合溝４３に挿通される取付けボルトのボルト径（ボルト嵌合溝４３の最大幅Ｄよりも若干幅小）よりも小さい寸法としている。こうした寸法設定によって、ボルト嵌合溝４３に挿通された取付けボルトは、ボルト嵌合溝４３から側方に脱落することがなく、膨張弁２０の車体等への取付けが外れるというような事態を確実に無くすことができる。また、ボルト嵌合溝４３の周囲に肉を張り出すことにより、充分な広さのボルト座面部を確保でき、ユニットへの組付け時の安定化を図ることができる。

この発明による膨張弁の別の実施形態が図３及び図４に示されている。図３は当該膨張弁の別の実施例の縦断面図、図４はその裏面図である。膨張弁２０ａの各通路や弁、及び弁駆動装置等の内部構造は、図６に示した従来の膨張弁１０の構造と同じであるので、同等の構成要素には、図６に用いたのと同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。

膨張弁２０ａの弁本体２１ａにおいて、本体上部４０、本体下部４１、接続部４２、及びボルト嵌合溝４３，４３の構造については、図１及び図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄに示すものと同等である。本実施形態においては、本体下部４１には弁座（弁孔３２ａ）に通じる弁室３５と、本体下部４１の下端部４４に形成されて弁室に連なる装着孔４５とが形成されている。装着孔４５に装着されるプラグ３７によって、弁室３５が閉鎖される。プラグ３７と装着孔４５との間にはＯリングのようなシール部材４６が配設されている。

下端部４４には、周囲の除去加工によってカシメ円筒部５０が形成されている。プラグ３７は、カシメ円筒部５０を内側にカシメを施すことによって、本体下部４１に対して固定される。図８Ａ及び図８Ｂは、膨張弁のプラグ３７のカシメ固定についての従来例を示す図である。図８Ａは断面図、図８Ｂは図８Ａとは直交する方向から見た一部断面図である。この従来例では、断面カシメ円筒部５０の外周には溝５１を形成しているので、溝の外側の段部５２が必要となり、その分、本体幅を大きくする必要がある。これに対して、本実施形態では、カシメ円筒部５０の周囲の材料を除去加工してカシメ円筒部５０を形成しているので、上記従来のものよりも本体幅を小さくすることができ、弁本体２１ａ材料を更に節減することができる。

膨張弁の上記各実施形態において、膨張弁２０，２０ａは、パワーエレメント部である弁部材駆動装置３６が上方を向く姿勢、即ち、本体上部４０が上側になり本体下部４１が下側になる姿勢で、ボルト嵌合溝４３に取付けボルトを通してユニットに対して取り付けられる。この取付け状態では、ボルト嵌合溝４３の開口４３ａは下方を向いて開いている。冷凍サイクルの運転に伴って膨張弁２０の弁本体２１，２１ａが冷やされると、弁本体２１、２１ａの表面に付着した水分が自重で表面を流れ下ろうとする。ボルト嵌合溝４３に付着した水分、或いはボルト嵌合溝４３内に流下してきた水分は、ボルト嵌合溝４３内に溜まることがなく開口４３ａから流れ落ちるので、弁本体２１，２１ａを腐食させることがない。従来の膨張弁では取付けボルトが挿通される部分はボルト嵌合孔に形成されており、付着した水分がボルト嵌合孔内に溜まり易い構造であったが、本実施例による膨張弁では、水分の溜まりがなく、耐蝕性を向上させることができる。

Claims (2)

1. 弁本体に装置された弁部材駆動装置を構成するダイアフラムの変位を弁部材駆動棒により弁部材に伝達して、上記弁部材を弁座に対して接離することにより冷媒流量を制御する膨張弁において、
   前記弁本体は本体上部と当該本体上部よりも幅狭い本体下部とから成り、前記本体上部と前記本体下部との境界部に前記弁本体の外方に開いたボルト嵌合溝が形成されており、前記ボルト嵌合溝は、前記弁本体の押出し加工成形とともに形成されるとともに、断面円弧形で且つ当該溝の開口が前記境界部に斜め下方に開口し、ボルト嵌合溝の開口幅は当該ボルト嵌合溝に挿通される取付けボルトのボルト径よりも狭いことを特徴とする膨張弁。
2. 前記本体下部には前記弁座に通じる弁室と前記本体下部の下端部に形成されて当該弁室に連なる装着孔が形成されており、前記装着孔に装着される前記弁室閉鎖用のプラグは前記下端部に周囲の除去加工によって形成されたカシメ円筒部により前記本体下部に対してカシメ固定されることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。

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