JP5442322B2

JP5442322B2 - 温度式膨張弁用のパワーエレメント

Info

Publication number: JP5442322B2
Application number: JP2009132918A
Authority: JP
Inventors: 秀柳澤; 真須藤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP2010281337A

Description

本発明は、温度式膨張弁等で使用されるパワーエレメントの構造に関し、特に、作動圧の高い冷媒の使用に適した温度式膨張弁用のパワーエレメントに関する。

従来、カーエアコン等の空調機器に使用される冷凍サイクルにおいては、冷房能力を安定させて効率よく運転するなどの目的から、凝縮器と蒸発器の間に配置した膨張弁の開度を制御し、冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量調整を行っている。

上記の膨張弁には、蒸発器の出口温度に応じて動作する温度式膨張弁が広く用いられ（例えば、特許文献１参照）、この膨張弁３０は、図３に示すように、内部に弁室３１を有する円柱状の弁本体３２と、蒸発器の出口に設けられた感温筒３３と接続される上面視略円形のパワーエレメント３４とを備える。

弁本体３２には、凝縮器からの液状冷媒を弁本体３２内に流入させる流入管３６と、弁室３１内の液状冷媒を蒸発器に供給する流出管３７とが接続される。また、弁体本３２内には、流入管３６から横方向に延びる第１冷媒通路３８が設けられ、第１冷媒通路３８の端部からは、第１冷媒通路３８を弁室３１に連通する第２冷媒通路３９が延設される。

弁室３１内には、円錐状の上頭部を有する弁体４１が収容され、弁体４１の下方には、弁体４１を上方に付勢するばね４２が配置される。ばね４２は、弁体４１の下端部と当接する状態で配置されたばね受け部材４３と、弁本体３２の下部に配置されたばね支持部材４４との間に介設される。また、弁本体３２の下端部には、弁本体３２の内部空間を密閉するためのキャップ４６が装着され、その内部にはパッキン４５が配置される。

パワーエレメント３４は、弁本体３２の上部に配置され、その内部には、ステンレスの薄板等からなるダイアフラム４８が収容される。ダイアフラム４８の外周端部は、弁本体３２の上部に接続される下蓋４９と、下蓋４９と対向して配置される上蓋５０とによって挟持される。これらダイアフラム４８、下蓋４９及び上蓋５０は、図４に示すように、それらの外周端で溶接され（溶接部５８参照）、相互に固着されて一体化される。

図３に戻り、ダイアフラム４８と上蓋５０の間には、システム冷媒等が封入され、圧力作動室５３が形成される。また、上蓋５０の中央部には、キャピラリチューブ５４の一端が挿入され、キャピラリチューブ５４を介して圧力作動室５３及び感温筒３３が接続される。さらに、ダイアフラム４８の下方には、圧力作動室５３の内圧に応じて上下に昇降する可動ストッパ５５が配置され、可動ストッパ５５の下面には、弁体４１と連結する複数の作動棒５６が付設される。

上記膨張弁３０において、蒸発器の出口温度が上昇すると、感温筒３３内の冷媒が膨張して体積が増加し、キャピラリチューブ５４を介して圧力作動室５３の内圧が上昇する。そして、ダイアフラム４８が押圧されて可動ストッパ５５を押し下げ、作動棒５６を通じて弁体４１を下降させる。こうして、弁体４１の上頭部を第２冷媒通路３９から離間させて弁孔５１を開き、流入管３６と流出管３７の間の流路を開放する。

特開平８−１３５８４１号公報

近年、冷凍サイクルにおいては、Ｒ４１０ａ等の高圧で作動する冷媒を使用するケースが増加しており、こうした冷媒を用いた場合には、圧力作動室５３の内圧が達し得る最大圧が大きく引き上げられることになる。

しかし、従来の膨張弁３０のパワーエレメント３４では、図４に示すように、下蓋４９の上面と上蓋５０の下面とを接触させ、その状態で両者の外周端を溶接するため、圧力作動室５３の内圧が引き上げられると、溶接部５８が上下に裂けてパワーエレメント３４が破損する虞がある。

このため、図５に示すように、下蓋６１及び上蓋６２の外周端部に折り曲げ部６３、６４を設けるとともに、折り曲げ部６３、６４の端部を溶接して下蓋６１と上蓋６２を固定するパワーエレメント６５が提案されている。

上記構成によれば、圧力作動室６６の内圧上昇に伴う応力が溶接部６７に直接作用しないため、溶接部６７に過大な力が加わるのを回避することができ、耐圧を向上させることが可能になる。しかし、かかるパワーエレメント６５では、下蓋６１及び上蓋６２の双方において、外周端部に折り曲げ部６３、６４を設けた専用品を使用する必要があるため、装置コストの増大を招くという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、装置コストの増大を抑えつつ、耐圧を向上させることが可能な温度式膨張弁用のパワーエレメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、圧力作動室の内圧に応じて弁体を駆動させて冷媒流量を調整する温度式膨張弁に備えられ、上蓋と下蓋の間にダイアフラムを収容するとともに、該ダイアフラムと前記上蓋の間に前記圧力作動室を設けたパワーエレメントであって、前記上蓋の外周端部に下方へ屈曲する折り曲げ部を設けるとともに、該折り曲げ部の長さに対応する厚さの上面視円環状に形成されるスペーサを前記ダイアフラムと前記下蓋の間に配置し、前記上蓋の外周端部と前記下蓋及びスペーサの外周端部との間に前記ダイアフラムの外周端部を挟持するように前記上蓋の内側に前記下蓋を嵌合させた後、前記ダイアフラムの折り曲げ部の下端と、前記上蓋の折り曲げ部の下端と、前記下蓋の外周端部とを溶接することを特徴とする。

そして、本発明によれば、上蓋の外周端部に折り曲げ部を設け、スペーサをダイアフラムと下蓋の間に配置し、上蓋の外周端部と下蓋及びスペーサの外周端部との間にダイアフラムの外周端部を挟持するように上蓋の内側に下蓋を嵌合させた後、ダイアフラムの折り曲げ部の下端と、上蓋の折り曲げ部の下端と、下蓋の外周端部とを溶接するため、圧力作動室から遠ざけて溶接部を形成することができ、耐圧を向上させることが可能になる。加えて、ダイアフラムと下蓋の間にスペーサを配置するため、下蓋に従来と同様の部材を流用し得るようになり、装置コストの増大を抑えることも可能になる。また、前記スペーサを上面視円環状に形成することで、ダイアフラムの下方に配置される可動体の動きを妨げることなくスペーサを配置することができる。

以上のように、本発明によれば、装置コストの増大を抑えつつ、耐圧を向上させることが可能な温度式膨張弁用のパワーエレメントを提供することができる。

本発明の一実施の形態にかかるパワーエレメントを適用した温度式膨張弁を示す全体図である。図１の温度式膨張弁用のパワーエレメントの拡大断面図である。従来の温度式膨張弁の構成を示す全体図である。図３のパワーエレメントの拡大断面図である。パワーエレメントの改良例を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる温度式膨張弁用のパワーエレメントを適用した温度式膨張弁の一実施の形態を示す全体図である。なお、同図において、図３と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

パワーエレメント１は、上面視略円形状に形成され、弁本体３２の上部に配置される。パワーエレメント１は、ステンレスの薄板等からなるダイアフラム２を備え、ダイアフラム２の外周端部は、弁本体３２の上部に接合される下蓋３と、下蓋３と対向して配置される上蓋４とによって挟持される。

ダイアフラム２と上蓋４の間には、システム冷媒等が封入され、圧力作動室６が形成される。また、上蓋４の中央部には、キャピラリチューブ５４の一端が挿入され、キャピラリチューブ５４を介して圧力作動室６及び感温筒３３が接続される。ダイアフラム２の下方には、圧力作動室６の内圧に応じて上下に昇降する可動ストッパ５５が配置され、可動ストッパ５５の下面には、弁体４１と連結する複数の作動棒５６が付設される。

上蓋４の外周端部には、図２に示すように、下方へ屈曲する折り曲げ部５が形成され、また、ダイアフラム２の下面と下蓋３の上面との間には、上面視円環状のスペーサ７が介設される。このスペーサ７は、折り曲げ部５の長さＬを長くした場合に生じるダイアフラム２及び下蓋３間の不要な隙間を埋めるためのものであり、その厚さｈは、折り曲げ部５の長さＬに応じて適宜定められる。なお、スペーサ７は、ＳＵＳ、真鍮等の金属によって形成される。

また、ダイアフラム２の外周端部にも、上蓋４の折り曲げ部５に対応して、下方に屈曲する折り曲げ部が形成される。これに対し、下蓋３は、その外周端部に折り曲げ部が形成されず、図３に示す従来の下蓋４９と同等の部材が流用される。上蓋４及び下蓋３は、上蓋４の外周端部と下蓋３及びスペーサ７の外周端部との間にダイアフラム２の外周端部を挟持するように、上蓋４の内側に下蓋３を嵌合させた後、ダイアフラム２の折り曲げ部の下端と、上蓋４の折り曲げ部５の下端と、下蓋３の外周端部とを溶接することによって接合される（溶接部８参照）。

上記構成によれば、上蓋４の外周端部に折り曲げ部５を設け、その上で、折り曲げ部５及び下蓋３を溶接して上蓋４と下蓋３を固定するため、圧力作動室６から遠ざけて溶接部８を形成することができる。このため、作動圧の高い冷媒を使用して圧力作動室６の内圧が高くなる場合でも、溶接部８に過大な力が加わるのを回避し、溶接部８の破損を防止することが可能になる。

加えて、ダイアフラム２と下蓋３の間にスペーサ７を配置するため、ダイアフラム２と下蓋３の間に不要な隙間を生じさせることなく、上蓋４の折り曲げ部５の長さＬを長くすることができる。これにより、下蓋３に従来と同様の部材を流用しつつ、溶接部８を圧力作動室６から遠ざけることができ、装置コストの増大を抑えながら、耐圧を向上させることが可能になる。

１パワーエレメント
２ダイアフラム
３下蓋
４上蓋
５折り曲げ部
６圧力作動室
７スペーサ
８溶接部
３１弁室
３２弁本体
３３感温筒
３６流入管
３７流出管
３８第１冷媒通路
３９第２冷媒通路
４１弁体
４２ばね
４３ばね受け部材
４４ばね支持部材
４５プラグ
４６カバー
５１弁孔
５４キャピラリチューブ
５５可動ストッパ
５６作動棒

Claims

圧力作動室の内圧に応じて弁体を駆動させて冷媒流量を調整する温度式膨張弁に備えられ、上蓋と下蓋の間にダイアフラムを収容するとともに、該ダイアフラムと前記上蓋の間に前記圧力作動室を設けたパワーエレメントであって、
前記上蓋の外周端部に下方へ屈曲する折り曲げ部を設けるとともに、該折り曲げ部の長さに対応する厚さの上面視円環状に形成されるスペーサを前記ダイアフラムと前記下蓋の間に配置し、前記上蓋の外周端部と前記下蓋及びスペーサの外周端部との間に前記ダイアフラムの外周端部を挟持するように前記上蓋の内側に前記下蓋を嵌合させた後、前記ダイアフラムの折り曲げ部の下端と、前記上蓋の折り曲げ部の下端と、前記下蓋の外周端部とを溶接することを特徴とする温度式膨張弁用のパワーエレメント。