JP6064114B2 - 膨張弁 - Google Patents

Description

本発明は膨張弁に関し、特に冷凍サイクルに設けられてエバポレータへ送出する冷媒の流量を制御する膨張弁に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクルには一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータが設けられている。

膨張弁としては、エバポレータから導出された冷媒が所定の過熱度を有するように、エバポレータの出口側の冷媒の温度および圧力を感知して弁部を開閉し、エバポレータへ送出する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁が用いられる。膨張弁のボディには、レシーバからエバポレータへ向かう冷媒を通過させる第１の通路と、エバポレータから戻ってきた冷媒を通過させてコンプレッサへ導出する第２の通路とが形成される。第１の通路の中間部には弁孔が形成され、その弁孔に着脱してエバポレータへ向かう冷媒の流量を調整する弁体が配設されている。ボディの端部には、第２の通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して弁部の開度を制御するパワーエレメントが設けられる。パワーエレメントの駆動力は、長尺状のシャフトを介して弁体に伝達される。シャフトは、第２の通路を横断して第１の通路に到るように延在するが、ボディにおいて第１の通路と第２の通路とを区画する隔壁に設けられた挿通孔に摺動可能に支持される。

このような膨張弁は、車両のエンジンルーム、車室内またはそれらを仕切る隔壁に設置され、プレート状の継ぎ手を介して複数の配管が接続される（例えば引用文献１参照）。すなわち、膨張弁のボディにおける第１の通路の入口ポートにはレシーバから延びる配管が接続され、出口ポートにはエバポレータへ向かう配管が接続される。また、第２の通路の入口ポートにはエバポレータから延びる配管が接続され、出口ポートにはコンプレッサへ向かう配管が接続される。各配管は、例えばボディに貫通形成された取付孔に長尺状のボルトを挿通し、そのボディに上記継ぎ手を締結することにより、膨張弁に固定される。

ところで、このような膨張弁のボディには、軽量化や加工のし易さ等に優れるアルミニウム素材等が用いられることが多いため、その熱伝導率も比較的高い。このため、第１の通路における弁孔よりも上流側の高温冷媒の温度、あるいは第１の通路における弁孔よりも下流側の低温冷媒の温度がボディを介してパワーエレメントに伝わり、その作動に影響を与えることが懸念される。すなわち、第１の通路側の温度が伝達されることにより、パワーエレメントに感温エラーを生じさせる可能性がある。そこで、例えば第１の通路と第２の通路との間に別途空隙を加工することで第１の通路側からパワーエレメントへの熱伝導を抑制する技術も提案されている（例えば引用文献２参照）。

特開平１１−３２５６６０号公報（図２０等） 特開２００６−７８１４０号公報

しかしながら、このように熱伝導抑制のみのために別途機械加工を施すことは製造コストを高める要因となる。また、ボディには上述した複数の通路のみならず、ボルト挿通用の孔を設ける必要もあり、限られたスペースの中で空隙を効果的に形成するのは容易でないといった問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、膨張弁の感温エラーを防止するための構成を簡易かつ低コストに実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の膨張弁は、冷凍サイクルに設けられ、外部熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁において、ボディを貫通するように形成され、一端側に外部熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒をエバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１冷媒通路と、第１冷媒通路の中間部に設けられた弁孔と、第１冷媒通路の弁孔と第１導入ポートとの間に設けられた弁室と、弁室に配設され、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、第１冷媒通路とは別にボディを貫通するように形成され、一端側にエバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒をコンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２冷媒通路と、ボディの第２冷媒通路に対して第１冷媒通路とは反対側に設けられ、第２冷媒通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、一端側が第２冷媒通路を横断してパワーエレメントに接続されるとともに、他端側が第１冷媒通路と第２冷媒通路との隔壁および弁孔を貫通して弁体に接続され、パワーエレメントの駆動力を弁体に伝達する作動ロッドと、ボディにおける第１冷媒通路と第２冷媒通路との間の高さ位置に中心軸を有し、第１導出ポートと第２導入ポートが開口する第１側面と、その第１側面の背面側に位置する第２側面とを貫通するように設けられ、エバポレータ側の取付部材とボディとを締結するためのねじを第２側面側から挿通させるための取付孔と、を備える。取付孔は、その内部にねじの頭部を挿通方向に係止するための係止面を有し、その係止面が作動ロッドの中心軸よりも第１側面側に位置するように構成されている。

この態様によると、エバポレータ側の取付部材とボディとを締結するためのねじを挿通させるための取付孔の大半を、ボディにおける第１冷媒通路から第２冷媒通路への熱伝導遮断のための空隙として機能させることができる。すなわち、取付孔の内部にねじの頭部を係止する係止面を設け、しかも、その係止面が作動ロッドの中心軸よりも第１側面側に位置するようにしたため、ねじを締結した際には、その頭部よりも第２側面側に空隙を大きく形成することができる。この空隙は、膨張弁に必須となるボルトの取付孔を形成する際に同時に形成されるため、加工工数を特に増加させることもなく、またスペースの問題も生じ難い。すなわち、この態様によれば、膨張弁の感温エラーを防止するための構成を簡易かつ低コストに実現することが可能となる。

本発明によれば、膨張弁の感温エラーを防止するための構成を簡易かつ低コストに実現することが可能となる。

第１実施形態に係る膨張弁の正面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 第１実施形態の変形例に係る取付孔の構造およびボルトの取付構造を示す横断面図である。 第２実施形態に係る膨張弁の正面図である。 図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。 防振ばねの構造を示す図である。 第３実施形態に係る膨張弁の断面図である。 図９のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略することがある。

［第１実施形態］
本実施形態は、本発明の膨張弁を自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用される温度式膨張弁として具体化している。この冷凍サイクルには、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ（「外部熱交換器」として機能する）、凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバ、分離された液冷媒を絞り膨張させて霧状にして送出する膨張弁、その霧状の冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により車室内の空気を冷却するエバポレータが設けられているが、膨張弁以外の詳細な説明については省略する。

図１は、第１実施形態に係る膨張弁の正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ａ）はボルトが挿通された状態を示し、（Ｂ）はボルトが挿通される前の状態を示している。
図１に示すように、膨張弁１は、アルミニウム合金からなる素材を押出成形して得た部材に所定の切削加工を施して形成されたボディ２を有する。このボディ２は角柱状をなし、その内部には冷媒の絞り膨張を行う弁部が設けられている。ボディ２の長手方向の端部には、感温部として機能するパワーエレメント３が設けられている。

ボディ２の正面（「第２側面」に該当する）の下部には導入ポート６（「第１導入ポート」として機能する）が開口し、上部には導出ポート９（「第２導出ポート」として機能する）が開口している。導入ポート６と導出ポート９との間には、図示しない配管取付用のスタッドボルトを植設可能とするためのねじ穴１０が形成されている。導入ポート６と導出ポート９との間には一対の取付孔１２が横並びに穿設され、ボディ２を貫通している。図示しないボディ２の背面（「第１側面」に該当する）の下部には導出ポート７（「第１導出ポート」として機能する）が開口し、上部には導入ポート８（「第２導入ポート」として機能する）が開口している（図２参照）。

すなわち、図２に示すように、ボディ２の側部には、レシーバ側（コンデンサ側）から高温・高圧の液冷媒を導入する導入ポート６、膨張弁１にて絞り膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ向けて導出する導出ポート７、エバポレータにて蒸発された冷媒を導入する導入ポート８、膨張弁１を通過した冷媒をコンプレッサ側へ導出する導出ポート９が設けられている。

膨張弁１においては、導入ポート６、導出ポート７およびこれらをつなぐ冷媒通路により第１冷媒通路１３が構成されている。第１冷媒通路１３は、その中間部に弁部が設けられており、導入ポート６から導入された冷媒をその弁部にて絞り膨張させて霧状にし、導出ポート７からエバポレータへ向けて導出する。一方、導入ポート８、導出ポート９およびこれらをつなぐ冷媒通路により第２冷媒通路１４が構成されている。第２冷媒通路１４は、ストレートに延びており、導入ポート８から冷媒を導入して導出ポート９からコンプレッサへ向けて導出する。

すなわち、ボディ２における第１冷媒通路１３の中間部には弁孔１６が設けられ、その弁孔１６の導入ポート６側の開口端縁により弁座１７が形成されている。弁座１７に導入ポート６側から対向するように弁体１８が配置されている。弁体１８は、弁座１７に着脱して弁部を開閉する球状のボール弁体と、ボール弁体を下方から支持する弁体受けとを接合して構成されている。

ボディ２の下端部には、第１冷媒通路１３に直交するように内外を連通させる連通孔１９が形成されており、その上半部により弁体１８を収容する弁室４０が形成されている。弁室４０は、その上端部にて弁孔１６に連通し、側部にて小孔４２を介して導入ポート６に連通しており、第１冷媒通路１３の一部を構成している。小孔４２は、第１冷媒通路１３の通路断面が局部的に狭小化されて形成され、弁室４０に開口している。

連通孔１９の下半部には、その連通孔１９を外部から封止するようにアジャストねじ２０（「アジャスト部材」に該当する）が螺着されている。弁体１８（正確には弁体受け）とアジャストねじ２０との間には、弁体１８を閉弁方向に付勢するスプリング２３が介装されている。アジャストねじ２０のボディ２への螺入量を調整することで、スプリング２３の荷重を調整することができる。アジャストねじ２０とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング２４が介装されている。

一方、ボディ２の上端部には、第２冷媒通路１４に直交するように内外を連通させる連通孔２５が形成されており、その連通孔２５を封止するようにパワーエレメント３が螺着されている。パワーエレメント３は、アッパーハウジング２６とロアハウジング２７との間に金属薄板からなるダイヤフラム２８を挟むように介装し、そのロアハウジング２７側にディスク２９を配置して構成されている。アッパーハウジング２６とダイヤフラム２８とによって囲まれる密閉空間には感温用のガスが封入されている。パワーエレメント３とボディ２との間には、冷媒の漏洩を防止するためのＯリング３０が介装されている。第２冷媒通路１４を通過する冷媒の圧力および温度は、連通孔２５とディスク２９に設けられた溝部を通ってダイヤフラム２８の下面に伝達される。

ボディ２の中央部には、第１冷媒通路１３と第２冷媒通路１４とを区画する隔壁が設けられ、その隔壁に段付孔３４が設けられている。段付孔３４の小径部４４には長尺状のシャフト３３（「作動ロッド」として機能する）が摺動可能に挿通されている。シャフト３３は、ディスク２９と弁体１８との間に介装されている。これにより、ダイヤフラム２８の変位よる駆動力が、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８へ伝達され、弁部が開閉される。段付孔３４の大径部には、シャフト３３に外挿されるようにシール用のＯリング３６が配置され、第１冷媒通路１３と第２冷媒通路１４との間の冷媒の漏洩が防止されている。

シャフト３３の上半部は、第２冷媒通路１４を横切るように配置された円筒状のホルダ３７に内挿されている。ホルダ３７は、その下端部が段付孔３４の大径部に圧入されており、その下部端面によりＯリング３６の移動を規制している。シャフト３３の上端部は、ディスク２９の下面に設けられた凹部に挿通されつつ当接し、シャフト３３の下端部は、弁孔１６に挿通されつつ弁体１８に当接している。ホルダ３７とシャフト３３との間には、シャフト３３に所定の横荷重を与えるスプリング３９が介装されている。この横荷重により、冷媒圧力の変動によるシャフト３３の振動が抑制される。

図３に示すように、ボディ２には、ホルダ３７を挟む両側に一対の取付孔１２が穿設されている。図１および図２にも示したように、取付孔１２は、ボディ２における第１冷媒通路１３と第２冷媒通路１４との間の高さ位置に中心軸を有し、第１側面Ｓ１から第２側面Ｓ２にかけてボディ２を貫通するように設けられている。一対の取付孔１２には、一対のボルト６２（「ねじ」として機能する）がそれぞれ第２側面Ｓ２側から挿通される。

これらのボルト６２は、エバポレータ側の取付部材であるプレート（図示せず）とボディ２とを締結するためのものである。取付孔１２は、第２側面Ｓ２から第１側面Ｓ１に向けて一段小径化される段付孔となっており、その小径部７１と大径部７２との境界となる段部に係止面７０が形成されている。係止面７０は、座ぐり加工により形成される。係止面７０は、ボルト６２が取付孔１２に挿通されたときに、そのボルト６２の頭部６６を挿通方向に係止する。ボルト６２のねじ部６４は、小径部７１を貫通してプレートのねじ孔に螺合される。

なお、本実施例では、ボルト６２として六角穴付ボルトを採用しており、その頭部６６の端面には六角穴６８が形成されている。ボルト６２を締結する際には、六角レンチを用いることで難なく作業することができる。このような構成から、一対のボルト６２の頭部６６をボディ２の第３側面Ｓ３および第４側面Ｓ４のそれぞれに近接した位置に配置することができる。言い換えれば、ボディ２における第３側面Ｓ３と第４側面Ｓ４との間の幅を極力小さくすることもでき、熱伝導の遮断と軽量化を図るのに都合がよい。なお、ボルト６２としては、例えばすりわり付ボルト等その他のねじを採用することもできる。

ここで、係止面７０は、シャフト３３の中心軸よりも第１側面Ｓ１側に位置するように形成され、かつボルト６２の頭部６６が挿通方向においてシャフト３３の中心軸の位置とオーバラップするように位置決めされている。その結果、ボルト６２を締結した際には、大径部７２における頭部６６よりも第２側面Ｓ２側に空隙を大きく形成することができる。また、ボルト６２の頭部６６の外面と大径部７２の内面との間にも空隙があり、断熱効果が得られる。この部分の空隙によって、導出ポート7のうち、弁部直後の低温の冷媒が接触する部分からの断熱を効率的に実現ことができる。また、大径部７２の内径Ｄが一対の取付孔１２間の距離Ｌよりも大きくなるように構成されているため、図示の横断面において空隙部分を大きく形成することができる。この空隙により、第１冷媒通路１３側から第２冷媒通路１４側への熱伝導を抑制することができ、パワーエレメント３の感温エラーを防止することができる。

一方、ボルト６２の頭部６６の位置を、シャフト３３の中心軸の位置とオーバラップする程度に留めたため、ボディ２内のボルト６２の締結位置をシャフト３３に近い位置、すなわち、ボディ２の重心に近い位置とすることができ、エバポレータ側に固定された際に膨張弁１の安定した支持状態を維持できるようになる。また、ボルト６２の頭部６６の位置を取付孔１２の奥方に設定して取付孔１２による空隙を大きくすることで、ボディ２の軽量化を実現できるとともにボルト６２についても短いものを使用すればよく、膨張弁１を含む空調装置全体として軽量化と低コスト化を図ることができる。取付孔１２の成形の際には座ぐり加工の深さを大きくすることで、アルミニウム合金の切り屑が増加することになるが、再利用させることでもコスト低減が可能となる。また、ボルト６２として従来のように膨張弁用の比較的長いものを用いる必要がなくなり、冷凍サイクルの外部熱交換器など他の部分の配管の締結に用いられている短いボルトを共用できるようになる点でメリットがある。

以上のように構成された膨張弁１は、次のように製造される。すなわち、まず所定の金型を用いた押出加工によりアルミニウム合金製のビレットが一方向（つまりボディ２の正面と背面とをつなぐ方向）に押し出され、ボディ２の素材となる部材がその正面の輪郭に沿った形で成形される。そして、その部材を押出方向に対して直角な方向に切り落とすことによりボディ２の半製品が形成される。この半製品に孔あけ加工等の所定の切削加工を施すことによりボディ２を得ることができる。

第１冷媒通路および第２冷媒通路は、それぞれ半製品の第１側面Ｓ１または第２側面Ｓ２にドリルを用いて穴を穿設することにより形成される。一対の取付孔１２は、第２側面Ｓ２から第１側面Ｓ１に向けてドリルを用いて貫通孔を形成し、その後、エンドミル等で座ぐり加工を施すことにより形成される。

膨張弁１は、ボディ２の第１側面Ｓ１にてエバポレータにつながる配管と図示しないプレートを介して接続される。そのプレートには、ボディ２に組み付けた際に導出ポート７に対向する位置と導入ポート８に対向する位置に支持孔が設けられ、各取付孔１２に対向する位置にねじ穴がそれぞれ形成される。各支持孔にはエバポレータの入口につながる配管とエバポレータの出口につながる配管の接続部分がそれぞれ挿通され、脱落しないように支持される。そして、各配管の先端部をそれぞれＯリング等のシール部材を介して導出ポート７，導入ポート８に挿入するようにしてプレートとボディ２とを突き合わせる。そして、ボディ２の第２側面Ｓ２側からボルト６２を一対の取付孔１２にそれぞれ挿入してプレートのねじ穴に螺合することにより、プレートとボディ２とを締結する。

また、膨張弁１は、レシーバにつながる配管およびコンプレッサにつながる配管と図示しないプレートを介して接続される。そのプレートには、ボディ２に組み付けた際に導入ポート６に対向する位置と導出ポート９に対向する位置に支持孔が設けられ、ねじ穴１０に対向する位置に挿通孔が設けられる。各支持孔にはレシーバの出口につながる配管とコンプレッサの入口につながる配管の接続部分がそれぞれ挿通され、脱落しないように支持される。そして、各配管の先端部をそれぞれＯリング等のシール部材を介して導入ポート６，導出ポート９に挿入するようにしてプレートとボディ２とを突き合わせる。そして、所定のボルトをプレートの挿通孔に挿通してねじ穴１０に螺合することにより、プレートとボディ２とを締結する。

以上のように構成された膨張弁１は、エバポレータから導入ポート８を介して戻ってきた冷媒の圧力及び温度をパワーエレメント３が感知してそのダイヤフラム２８が変位する。このダイヤフラム２８の変位が駆動力となり、ディスク２９およびシャフト３３を介して弁体１８に伝達されて弁部を開閉させる。一方、レシーバから供給された液冷媒は、導入ポート６から導入され、弁部を通過することにより絞り膨張されて、低温・低圧の霧状の冷媒になる。その冷媒は導出ポート７からエバポレータへ向けて導出される。

［変形例］
図４は、第１実施形態の変形例に係る取付孔の構造およびボルトの取付構造を示す横断面図である。同図は図３に対応する。本変形例においては、取付孔１１２の係止面１７０がボルト１６２の挿入方向に向けて半径方向内向きに傾斜するテーパ面として形成されている。また、挿入されるボルト１６２もその頭部１６６の先端面がテーパ形状となっている。このような構成とすることで、ボルト１６２を締結する際の締付けトルクの伝達効率を高め、安定した固定を実現することができる。このため、図示のようにボルト１６２を短くしてもボディ２を安定に固定することができる。

［第２実施形態］
本実施形態の膨張弁は、ボディにおける取付孔の高さ位置とシャフトの支持構造が異なる点を除き、第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態との相異点を中心に説明する。図５は、第２実施形態に係る膨張弁の正面図である。図６は、図５のＡ−Ａ矢視断面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ａ）はボルトが挿通された状態を示し、（Ｂ）はボルトが挿通される前の状態を示している。

図５に示すように、膨張弁２０１は、ボディ２０２における一対の取付孔１２の高さ位置が第１実施形態よりも低位置となっている。図６に示すように、本実施形態ではシャフト２３３の中間部が第１実施形態のシャフト３３よりもやや太くされ、剛性が高められている。一方、シャフト２３３を挿通するためのホルダは設けられていない。シャフト２３３の上半部は第２冷媒通路１４を横断し、下半部が段付孔３４の小径部４４を摺動可能に貫通している。段付孔３４の大径部４６、つまりボディ２０２における隔壁の第２冷媒通路１４側の端部とシャフト２３３との間には、シャフト２３３に軸線方向と直角な方向の付勢力、つまり横荷重（摺動荷重）を付与するための防振ばね５０が配設されている。シャフト２３３がその防振ばね５０の横荷重を受けることにより、冷媒圧力の変動によるシャフト２３３や弁体１８の振動が抑制されるようになっている。

第１冷媒通路１３における弁孔１６の下流側通路は、導出ポート７を含む大径部２０７と、その奥方の小径部２０８からなる段付構造を有するが、小径部２０８の中心軸は、大径部２０７の中心軸よりも弁孔１６側に偏っている。それにより、その下流側通路と取付孔１２とが互いに干渉しないようにしている。

図７に示すように、本実施形態では第１実施形態のようなホルダ３７が設けられないため、ボディ２０２には、シャフト２３３に近接するように一対の取付孔１２が穿設されている。その結果、大径部７２の内径Ｄは第１実施形態と等しくなっているものの、一対の取付孔１２間の距離Ｌ２が第１実施形態における距離Ｌよりも小さくなっている。その分、第３側面Ｓ３と第４側面Ｓ４との間の幅を小さくでき、同じ横断面における空隙の割合が第１実施形態よりも大きくなっている。その結果、第１冷媒通路１３側から第２冷媒通路１４側への熱伝導を第１実施形態よりもさらに抑制することができる。

図８は、防振ばねの構造を示す図である。（Ａ）は防振ばねの全体構造を示す斜視図である。（Ｂ）は防振ばねが段付孔に挿通された状態を示す平面図であり、（Ｃ）は防振ばねの無負荷状態を示す平面図である。

図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、防振ばね５０は、弾性度が高い金属、例えばステンレスからなる帯状の板材をその延在方向に沿った複数箇所にて曲げ加工することにより形成されている。具体的には、いわゆるフォーミング加工により、長尺な長方形状の板材の中間に円弧状の丸みをもたせて概ね環状としつつ、その中間部５２の二等分線（一点鎖線参照）に対して対称となるよう両端部を内側に折り返すようにして形成されている。

すなわち、図８（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、防振ばね５０は、段付孔３４の大径部４６とほぼ同じ曲率を有する中間部５２と、その中間部５２の両側にそれぞれ直線状に延出する外側ばね部５４と、外側ばね部５４の先端がその内側に折り返された折り返し部５６を有する。折り返し部５６には直線状の内側ばね部５８が連設されている。防振ばね５０は、大径部４６に挿入される前の無負荷状態においては、図８（Ｃ）に示すように、外側ばね部５４がほぼ直線となる。

防振ばね５０を大径部４６に挿入する際には、例えばピンセットのような工具６０の先端を一対の折り返し部５６の内側に差し込み、両折り返し部５６を近づけるように負荷をかけ（図中矢印参照）、図中点線のように環状に近い状態にしたうえで挿入する。すなわち、一対の折り返し部５６は、防振ばね５０を大径部４６に挿入する際のつかみ部として機能する。このとき、工具６０の先端が防振ばね５０の外接円の内方に配置されるようになるため、つまり防振ばね５０の外側からつかむ必要がなくなるため、挿入の際に工具が大径部４６の縁に引っ掛かることもなく、作業が非常に容易となる。なお、このとき、一対の内側ばね部５８は互いにほぼ平行となる。

防振ばね５０は、無負荷状態から弾性変形した状態で大径部４６に挿入されるため、図８（Ｂ）に示すように、一対の内側ばね部５８がシャフト２３３を挟む方向の横荷重を生成する。一方、外側ばね部５４もやや撓んだ状態となり、折り返し部５６の一部を大径部４６の内面に押しつける荷重を生成する。防振ばね５０は、このようにしてシャフト２３３と２点で接触して摺動荷重を付与する一方、その弾性反力により大径部４６（つまりボディ２）にしっかりと固定されるようになる。

このような構成により、防振ばね５０によりシャフト２３３に適度な摺動抵抗を与えることができ、その結果、冷媒の圧力変動に伴うシャフト２３３や弁体１８の振動を抑制することができる。また特に、その防振ばね５０を、一枚の帯状の板材を延在方向に沿って曲げ加工するという簡易な工程で得ることができるため、その板材をより大きな板材から切り抜いて得るとしても材料の無駄が発生し難く、製造コストを抑制することができる。

また、防振ばね５０の板幅全体にて外側ばね部５４および内側ばね部５８を構成するため、その幅方向にコンパクトに構成することが可能となる。さらに、一対の折り返し部５６を設け、工具６０の先端を防振ばね５０の内方に配置できるようにしたため、ボディ２０２への取付作業が非常に容易となる。特に膨張弁２０１を小型化する場合には大径部４６および防振ばね５０の双方が小さくなるところ、防振ばね５０をつかみ易く、しかも省スペースにて作業できるため、作業効率が格段に向上する。

［第３実施形態］
本実施形態の膨張弁は、ボディにおける取付孔の高さ位置とシール部材の位置が異なる点を除き、第１実施形態と同様の構成を有する。このため、第１実施形態との相異点を中心に説明する。図９は、第３実施形態に係る膨張弁の断面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ矢視断面図である。（Ａ）はボルトが挿通された状態を示し、（Ｂ）はボルトが挿通される前の状態を示している。

図９に示すように、膨張弁３０１は、ボディ３０２における一対の取付孔１２の高さ位置が第２実施形態と同様に低位置となっている。そして、段付孔３４の大径部が比較的浅く形成されており、Ｏリング３６が取付孔１２と干渉しないよう、取付孔１２の中心軸よりも第２冷媒通路１４側に配置されている。すなわち、ボディ３０２における隔壁の第２冷媒通路１４側の端部とシャフト３３との間にＯリング３６が配置されている。このような構成により、ホルダ３７およびＯリング３６と取付孔１２が干渉することもない。

その結果、図１０に示すように、ボディ３０２には、シャフト３３に近接するように一対の取付孔１２が穿設されている。その結果、大径部７２の内径Ｄは第１実施形態と等しくなっているものの、一対の取付孔１２間の距離Ｌ３が第１実施形態における距離Ｌよりも小さくなっている。すなわち、第２実施形態と同様に、第３側面Ｓ３と第４側面Ｓ４との間の幅を小さくでき、同じ横断面における空隙の割合が第１実施形態よりも大きくなっている。その結果、第１冷媒通路１３側から第２冷媒通路１４側への熱伝導を第１実施形態よりもさらに抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば、上記実施形態および変形例において一部の構成要素を組み合わせてもよいし、各実施形態および変形例から一部の構成要素を削除してもよい。

上記実施形態の膨張弁は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の膨張弁は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにコンデンサに代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。その際、パワーエレメント３を構成するダイヤフラムの強度を補うために、例えば金属製の皿ばね等を重ねて配置してもよい。あるいは、ダイヤフラムに置き換えて皿ばね等を配置してもよい。

１ 膨張弁、 ２ ボディ、 ３ パワーエレメント、 ６ 導入ポート、 ７ 導出ポート、 ８ 導入ポート、 ９ 導出ポート、 １２ 取付孔、 １３ 第１冷媒通路、 １４ 第２冷媒通路、 １６ 弁孔、 １７ 弁座、 １８ 弁体、 ２８ ダイヤフラム、 ３３ シャフト、 ３６ Ｏリング、 ３７ ホルダ、 ４０ 弁室、 ６２ ボルト、 ６４ ねじ部、 ６６ 頭部、 ７０ 係止面、 ７１ 小径部、 ７２ 大径部、 １１２ 取付孔、 １６２ ボルト、 １７０ 係止面、 ２０１ 膨張弁、 ２０２ ボディ、 ２３３ シャフト、 ３０１ 膨張弁、 ３０２ ボディ、 Ｓ１ 第１側面、 Ｓ２ 第２側面、 Ｓ３ 第３側面、 Ｓ４ 第４側面。

Claims (5)

1. 冷凍サイクルに設けられ、外部熱交換器を経て流入した冷媒を内部の弁部を通過させることにより絞り膨張させてエバポレータへ供給し、前記エバポレータから戻ってきた冷媒の圧力と温度を感知して前記弁部の開度を制御するとともに、その冷媒をコンプレッサへ向けて導出する膨張弁において、
   ボディを貫通するように形成され、一端側に前記外部熱交換器からの冷媒を導入するための第１導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記エバポレータへ導出するための第１導出ポートが設けられた第１冷媒通路と、
   前記第１冷媒通路の中間部に設けられた弁孔と、
   前記第１冷媒通路の前記弁孔と前記第１導入ポートとの間に設けられた弁室と、
   前記弁室に配設され、前記弁孔に接離して前記弁部を開閉する弁体と、
   前記第１冷媒通路とは別に前記ボディを貫通するように形成され、一端側に前記エバポレータから戻ってきた冷媒を導入するための第２導入ポートが設けられる一方、他端側に冷媒を前記コンプレッサへ導出するための第２導出ポートが設けられた第２冷媒通路と、
   前記ボディの前記第２冷媒通路に対して前記第１冷媒通路とは反対側に設けられ、前記第２冷媒通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知して動作するパワーエレメントと、
   一端側が前記第２冷媒通路を横断して前記パワーエレメントに接続されるとともに、他端側が前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路との隔壁および前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝達する作動ロッドと、
   前記ボディにおける前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路との間の高さ位置に中心軸を有し、前記第１導出ポートと前記第２導入ポートが開口する第１側面と、その第１側面の背面側に位置する第２側面とを貫通するように設けられ、前記エバポレータ側の取付部材と前記ボディとを締結するためのねじを前記第２側面側から挿通させるための取付孔と、
   前記第２側面に形成され、前記コンプレッサおよび前記外部熱交換器側のプレートと前記ボディとを締結するためのスタッドボルトを植設可能なねじ穴と、
   を備え、
   前記取付孔は、その内部に前記ねじの頭部を挿通方向に係止するための係止面を有し、その係止面が前記作動ロッドの中心軸よりも前記第１側面側に位置し、前記ねじが取り付けられた際にその頭部よりも前記第２側面側に前記ねじの部分が存在しない空隙が形成されるように構成され、
   前記取付孔は、前記ねじの頭部が挿通方向において前記作動ロッドの中心軸の位置とオーバラップするよう前記係止面が位置決めされ、
   前記取付孔は、前記作動ロッドを挟む両側に一対設けられ、
   前記一対の取付孔のそれぞれの前記係止面よりも前記第２側面側の内径が、前記一対の取付孔の間の距離よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする膨張弁。
2. 前記取付孔の係止面が前記ねじの挿入方向に向けて半径方向内向きに傾斜するテーパ面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記ボディにおける前記取付孔の中心軸よりも前記第２冷媒通路側において、前記隔壁の前記第２冷媒通路側の端部と前記作動ロッドとの間に介装され、前記作動ロッドを付勢して摺動抵抗を与える防振ばねを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の膨張弁。
4. 前記防振ばねは、弾性を有する一枚の帯状の板材をその延在方向に沿った複数箇所にて曲げ加工することにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の膨張弁。
5. 前記ボディにおける前記取付孔の中心軸よりも前記第２冷媒通路側において、前記隔壁の前記第２冷媒通路側の端部と前記作動ロッドとの間に介装される可撓性を有するシール部材を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の膨張弁。

Images