JP5991871B2

JP5991871B2 - 膨張弁

Info

Publication number: JP5991871B2
Application number: JP2012162586A
Authority: JP
Inventors: 靖井上; 林　宏; 宏林
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: JP2013231571A

Description

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルに装備される膨張弁に関する。

この種の膨張弁は、例えばカーエアコンではエンジン室と車室とを仕切る隔壁に装備されることがあり、エアコン運転中の騒音低減が要求される。
下記の特許文献１は高圧の冷媒がオリフィスで減圧されてエバポレータへ向かう出口通路に絞り部材を備える膨張弁に開示している。

特開２０１１−２４５５４９号公報

エバポレータへ向かう出口通路に絞り部材を備えると、冷媒中の気泡が細分化され、気泡の破裂に起因する騒音の発生を低減することができる。
また、オリフィスで絞られた冷媒は出口通路で膨張するが、これを絞り部材でもう一度絞ることにより、乱流の発生を防止して消音することができる。これを、所謂「マフラー効果」と称す。
しかしながら、特許文献１の膨張弁は、同公報の図３に示すように、絞り部材の絞り穴の最下部が出口通路の最下部よりも上方に位置しているため、冷媒中に含まれる液冷媒がせき止められてスムーズに流れることができない。そのため、液冷媒とガス冷媒が分離して流速の変化が生じるため、乱流が生じて騒音が生じるという問題点がある。
本発明の目的は、オリフィスで減圧されてエバポレータへ向かう冷媒が通る出口通路に絞り部材を備えた膨張弁において、より消音効果を高めることにある。

上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、コンデンサで凝縮した高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に導入される冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスの上方に設けられ前記オリフィスを通過した冷媒をエバポレータ側へ導出する出口通路及びエバポレータからコンプレッサへ戻る冷媒が通過する戻り通路を有する弁本体と、前記オリフィスを開閉する弁部材と、該弁部材を駆動する弁部材駆動装置とを備える膨張弁であって、前記出口通路におけるエバポレータ側の開口に装備される絞り部材を備え、該絞り部材の絞り穴の最下部は、前記出口通路の最下部の高さ位置と同じか又は下方に位置するものである。

本発明の膨張弁は、オリフィスを通過した冷媒に含まれる液冷媒が絞り部材でせき止められることなくスムーズに流れ、絞り部材の上部に沿って流れてくるガス冷媒と均一に混ざり合うため、冷媒に乱流が生じにくくなる。したがって、消音性能を向上することができる。

本発明の膨張弁の第１実施例を示す断面図。図１の膨張弁の左側面図。図１の膨張弁の要部拡大図。本発明の膨張弁の第２実施例を示す左側面図。第２実施例の効果を説明するための図であり、（ａ）は第１実施例の要部拡大図、（ｂ）は第２実施例の要部拡大図。本発明の膨張弁の第３実施例を示す左側面図。本発明の膨張弁の第４実施例を示す説明図。図７のＡ−Ａ断面図。本発明の膨張弁の第５実施例を示す説明図。

図１に示す第１実施例において、膨張弁１は弁本体１０を有し、弁本体１０の下部に形成した弁室２０にレシーバ側からの高圧の冷媒を導入する入口通路が紙面の手前側に紙面に垂直な方向に設けられている。

弁室２０の上部にはオリフィス５０が設けられ、その下端には弁座３２が形成されている。弁室２０内には、弁部材３０が弁座３２に対向して配設される。
弁部材３０は弁支持部材４０により支持され、弁支持部材４０と弁室２０の開口部に螺合されるプラグ４４との間にはコイルスプリング４２が設けられる。プラグ４４の弁室２０側にはシールリング４６が嵌装されて弁室２０のシールが達成される。
さらに、弁本体１０は、オリフィス５０を通過した冷媒をエバポレータ側へ導出する出口通路５２と、エバポレータからコンプレッサへ戻る冷媒が通過する戻り通路６０とを有する。

オリフィス５０を通過した冷媒は内径寸法が大きい出口通路５２に流出し、出口通路５２の内径寸法より大きな内径寸法を有する配管取付部５６に接続された配管(図示せず)を介してエバポレータ(図示せず)へ送り出される。エバポレータで外気との熱交換を行った低圧の冷媒は、弁本体１０の上部に設けた戻り通路６０に送り込まれ、紙面手前の垂直方向に形成された通路を介してコンプレッサ側へ戻される。戻り通路６０内の冷媒は、開口部６２を介して、弁本体１０の上端に装着されたパワーエレメント７０側へも送られる。

パワーエレメント７０は、上蓋７２と下蓋７３の間にダイアフラム７４を挟み込んだ構造を有し、ダイアフラム７４の上下に上部圧力室７６と下部圧力室７８が形成されている。ダイアフラム７４の下面は受け部材８０で支持されている。受け部材８０は弁部材３０に当接する作動棒８２に接続されている。ダイアフラム７４の変位は作動棒８２を介して弁部材３０に伝達される。上部圧力室７６には、戻り通路６０内を通過する冷媒の温度に応じて膨張・収縮する作動ガスが封入されており、この作動ガスの体積変化がダイアフラム７４、受け部材８０及び作動棒８２を介して弁部材３０に伝達されることにより弁部材３０と弁座３２の間の弁開度が制御される。また、パワーエレメント７０は、カバー９０で覆われ、外気温度の影響がパワーエレメント７０の作動ガスに及ばないようされている。

本発明の膨張弁１にあっては、弁本体１０に形成される出口通路５２のエバポレータ側の開口に絞り部材１００が装備される。
絞り部材１００は、例えば金属板をプレス加工して作製される円盤状の部材であって、絞り穴１１０を有する。本実施例にあっては、絞り穴１１０の形状は丸穴であるが、丸穴以外の形状を選択することもできる。

絞り部材１００は、配管取付部５６の最奥部に例えば圧入により取り付けられるが、他の取付手段を用いることもできる。

この実施例に示す絞り部材１００にあっては、図１に示すように、絞り穴１１０の最下部１１４の位置が、出口通路５２の最下部５４の位置と一致する構成としている。なお、絞り穴１１０の最下部１１４の位置が出口通路５２の最下部５４の位置より低い位置となるように構成してもよい。
ここで出口通路５２の最下部５４とは、出口通路５２の最も低い部分を言い、オリフィス５０から出口通路５２に流出した液冷媒は、出口通路５２の最下部５４に沿って流れてエバポレータに流入する。

絞り部材１００の絞り穴１１０を丸穴とした場合の径寸法は、当然に出口通路５２の径寸法より小さな寸法を有する。そこで、絞り穴１１０の最下部１１４ｂを出口通路５２の最下部５４の位置に配設すると、絞り穴１１０の最上部１１２の位置は、出口通路５２の最上部５３よりもかなり低い位置となる。これにより、出口通路５２の出口側の上部には、絞り部材１００による塞き止め部５５が形成される。

弁室２０からオリフィス５０を通過した冷媒は、オリフィス５０の軸線に直交する軸線を有する径寸法の大きな出口通路５２へ流出する。
出口通路５２に流入する冷媒は、比重の重い液冷媒と比重の軽いガス冷媒とからなる。ガス冷媒は、図３に細い矢印で示すように、主として出口通路５２の上部に向けて噴出し、塞き止め部５５に接して塞き止め部５５の内面に沿って下方へ案内され、絞り穴１１０に流入する。比重の重い液冷媒は、図３に太い矢印で示すように、主として出口通路５２の下部に向けて噴出し、出口通路５２の最下部５４に沿って流れる。

絞り部材１００の絞り穴１０２の最下部１１４は、出口通路５２の最下部５４と同じ高さ位置、または低い位置に設定されているので、出口通路５２の最下部５４に沿って流れる液冷媒はスムーズにエバポレータ側へ流出する。

このとき、液冷媒は、その上方から流れてくるガス冷媒と混合する。ガス冷媒は、塞き止め部５５に接して下方へ案内されることで、整流されて乱れが少なくなるため、液冷媒と均一に混合する。したがって、液冷媒とガス冷媒が分離することによる流速の変化が生じにくく、それに起因する騒音が低減する。

本発明の膨張弁にあっては、小径のオリフィス５０を通過した冷媒は、大径の出口通路５２へ流出して膨張するが、さらに絞り部材１００の絞り穴１１０を通過することで、乱流の発生が防止されるので、より一層の消音が達成され、所謂「マフラー効果」を顕著に奏する。

次に、図４に基いて本発明の第２実施例を説明する。なお、以下の各実施例において、第１実施例と同一の部分には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
本実施例の膨張弁１ａでは、絞り部材１００ａの絞り穴１１０ａの最下部１１４ａが出口通路５２の最下部５４よりも下方に位置している。
本実施例のその他の構成は第１実施例と同じである。

図５（ａ）に示すように、第１実施例では、出口通路５２の最下部５４の高さ位置が絞り穴１１０の最下部１１４の高さ位置と同じであり、出口通路５２の底部に沿って流れる液冷媒の流れが斜線で示す領域Ｒ_１の部分で妨げられる。本実施例では、図５（ｂ）に示すように、この領域Ｒに対応する領域Ｒ_２の大きさが小さくなるため、液冷媒がより流れ易くなる。したがって、液冷媒とガス冷媒がよりスムーズに混ざり合い、騒音がより低減する。

次に、図６に基いて本発明の第３実施例を説明する。
本実施例の膨張弁１ｂでは、絞り部材１００ｂの絞り穴１１０ｂの上縁部が略水平で、その他の縁部が円弧状の略三日月形状に形成されている。
本実施例のその他の構成は第１実施例と同じである。

液冷媒は出口通路５２の下側を流れるため、絞り穴１１０ｂの開口面積が第１実施例の絞り穴１１０の開口面積と同じであっても、液冷媒が第１実施例よりもせき止められにくく、流れ易くなる。したがって、液冷媒とガス冷媒がよりスムーズに混ざり合い、騒音がより低減する。

図７は、本発明の第４の実施例を示す。
本実施例の膨張弁１ｃは、弁本体１０をパワーエレメント７０が左側に位置する向きに横向きに倒した姿勢で使用する実施例である。

図８は、図７のＡ−Ａ断面を示し、絞り部材１００ｃの絞り穴１１０ｃは、作動棒８２の位置に対して下方に開口する。
絞り穴１１０ｃの最下部１１４ｃは、出口通路５２の最下部５４と同じ高さ位置に設定される。

図９は、本発明の第５の実施例を示す。本実施例の膨張弁１ｄは、弁本体１０をパワーエレメント７０が右側に位置する向きに横向きに倒した姿勢で使用する実施例である。
絞り部材１００ｄの絞り穴１００ｄは、作動棒８２の位置に対して下方に開口し、絞り穴１００ｄの最下部１１４ｄは、出口通路の最下部と同じ高さ位置に設定される。

なお、本発明は、上記第１〜第５実施例の構成に限定されるものではない。
例えば、絞り部材は樹脂成形品であってもよい。
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施例に種々の改変を施すことができる。

１膨張弁
１０弁本体
２０弁室
３０弁部材
３２弁座
４０弁支持部材
４２コイルスプリング
４４プラグ
４６シールリング
５０オリフィス
５２出口通路
５３出口通路の最上部
５４出口通路の最下部
５５塞き止め部
５６配管取付部
６０戻り通路
６２開口部
７０パワーエレメント（弁部材駆動装置）
７２上蓋
７３下蓋
７４ダイアフラム
７６上部圧力室
７８下部圧力室
８０受け部材
８２作動棒
９０カバー
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ絞り部材
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ絞り穴
１１２絞り穴の最上部
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ絞り穴の最下部

Claims

コンデンサで凝縮した高圧の冷媒を導入する入口通路、該入口通路に連通する弁室、該弁室内に導入された冷媒を減圧するオリフィス、該オリフィスの上方に設けられ前記オリフィスを通過した冷媒をエバポレータ側へ導出する出口通路及びエバポレータからコンプレッサへ戻る冷媒が通過する戻り通路を有する弁本体と、前記オリフィスを開閉する弁部材と、該弁部材を駆動する弁部材駆動装置とを備える膨張弁であって、
前記出口通路におけるエバポレータ側の開口に装備される絞り部材を備え、
該絞り部材の絞り穴の最下部は、前記出口通路の最下部の高さ位置と同じか又は下方に位置する膨張弁。
前記絞り穴は、上縁部が略水平で、その他の縁部が円弧状の略三日月形状である請求項１記載の膨張弁。
前記絞り部材は金属成形品である請求項１又は２記載の膨張弁。
前記絞り部材は樹脂成形品である請求項１又は２記載の膨張弁。
弁本体は、弁部材駆動装置が左側に位置する向きに横方向に倒した姿勢を備える請求項１記載の膨張弁。
弁本体は、弁部材駆動装置が右側に位置する向きに横方向に倒した姿勢を備える請求項１記載の膨張弁。