JP6078219B2

JP6078219B2 - 膨張弁

Info

Publication number: JP6078219B2
Application number: JP2011017967A
Authority: JP
Inventors: 小林　和人; 和人小林; 隆茂木
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: CN102620492A; EP2482010A3; EP2482010A2; US20120192970A1; EP2482010B1; US8667984B2; JP2012159119A; CN102620492B

Description

本発明は、冷凍サイクルに使用される膨張弁に関する。

車両用空調装置等の冷凍サイクルに使用される膨張弁の弁本体は、アルミニウム合金等の金属材を押出成形した素材に機械加工を施して製造している。
特許文献１は、この種の弁本体を備えた膨張弁を開示している。

特開２００２−２０６１３４号公報

膨張弁の弁本体は、アルミニウム合金材等の押出成形に適した素材を用いるので、材質としては軽量化の要求に適しているが、近年、空調装置の省エネルギー、環境への負荷低減等の要求により、膨張弁の更なる軽量化が強く求められている。膨張弁の弁本体の製造工程では、まず、アルミニウム合金材等を押出成形して長尺の素材を製造し、その長尺の素材を切断して素材を得る。この素材はほぼ角柱状の６面体であって、その４面に機械加工を施し、残る２面は機械加工時のチャック用の面として利用されている。
本発明は、上述した弁本体の構造に着目して、更なる軽量化を達成することができる膨張弁を提供することを目的とするものである。

本発明の膨張弁は、凝縮器から蒸発器に向かう高圧冷媒が導入される入口通路、該入口通路に設けられた弁室、該弁室に開口するオリフィス、該オリフィスに接続され、前記入口通路と平行に配置された出口通路、該出口通路に対して前記入口通路と反対側に、かつ前記入口通路及び前記出口通路に対して平行に設けられた戻り通路、並びに前記出口通路及び前記戻り通路の間に形成された２つの取付穴を有する弁本体と、前記弁室内に配設されて前記オリフィスを開閉する弁体と、前記弁室内に設けられて前記弁体を前記オリフィスの下端に形成された弁座に向けて支持するコイルスプリングと、前記戻り通路及び前記オリフィスを貫通し、その下端部が前記弁体に当接する弁棒と、前記蒸発器の出口側の温度及び圧力に基づいて、前記弁棒を介して前記弁体を駆動するパワーエレメントと、を備え、前記弁本体は、押出成形により形成された部材であり、前記押出成形の押出方向から見て前記取付穴の位置における最外側に形成された一対の第１の把持面と、前記押出方向から見て前記戻り通路と前記弁本体の上面との間における最外側に形成された一対の第２の把持面と、前記第１の把持部及び前記第２の把持部の間に形成された凹部と、を備えることを特徴とするものである。

本発明の膨張弁は、アルミニウム合金材料等を冷間押出成形して弁本体の素材を製造する際に、押出方向の両側面上の２個所を機械加工時にチャック機構で把持する把持面として残して、両側面の他の部分の肉を除去するように凹状に押出成形する。これにより、弁本体に機械加工により形成される冷媒通路周辺の強度を確保しつつ最大限の軽量化を達成することができるものである。

本発明の一実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図。図１の膨張弁の断面図。図１の膨張弁の弁本体の６面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は上面図、（ｆ）は下面図。図３の弁本体をチャック機構で把持した状態を示す説明図。図３の弁本体をチャック機構で把持した状態を示す説明図。本発明の他の実施形態の弁本体の６面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は上面図、（ｆ）は下面図。図６の弁本体をチャック機構で把持した状態を示す説明図。図６の弁本体をチャック機構で把持した状態を示す説明図。

図１〜図３により本発明の一実施形態を説明する。本実施形態の膨張弁は、アルミニウム合金材料で形成される弁本体１００と、弁本体１００の上面１００ｅに固着されるパワーエレメント４０とを備える。図３に示すように、弁本体１００は、アルミニウム合金材料を冷間押出成形する際に、押出金型により形成される２つの側面１００ａ、１００ｂと、２つの側面１００ａ、１００ｂに直交する正面１００ｃ、背面１００ｄ、上面１００ｅ及び下面１００ｆとを有する。

図２に示すように、弁本体１００の背面１００ｄの下端近傍には圧縮機側から送られてくる高圧の液冷媒が導入される入口通路１１０が形成される。入口通路１１０の奥壁には小径穴１１２が設けられ、弁室１２０に連通される。

弁室１２０は、弁本体１００の下面１００ｆ側から加工される多段円柱形状の丸穴であって、弁室１２０の下端開口の内周部にはプラグ１６が螺合されるねじ１２２が形成される。弁室１２０内には、ボール状の弁体１０が配設され、弁体１０は支持部材１２とコイルスプリング１４を介してプラグ１６により支持される。プラグ１６の上端外周部には環状のシール部材２０が嵌合される。弁室１２０の上部にはオリフィス１３０が設けられ、その下端には弁体１０が接離する弁座１２４が形成される。

弁体１０には弁棒３０の下端部が当接する。弁本体１００には、冷媒の入口通路１１０と平行に冷媒の出口通路１４０、１４２が形成される。これらの出口通路１４０、１４２は、弁本体１００の正面１００ｃ側から機械加工することにより形成される。

入口通路１１０と出口通路１４０、１４２の間はオリフィス１３０により連通されている。オリフィス１３０内には弁棒３０が挿入され、弁棒３０は、弁本体１００に形成されたガイド穴１３２により案内されて摺動する。ガイド穴１３２と同軸状に形成された穴１３４には防振部材３２が装備されて弁棒３０及び弁体１０の振動を防止する。

出口通路１４２から蒸発器側へ送られた冷媒は、蒸発器で外気との熱交換を行って蒸発し、圧縮機側へ戻るが、この際、冷媒は、弁本体１００に形成された戻り通路１５０を通過する。この戻り通路１５０は、弁本体１００の正面１００ｃから背面１００ｄを貫通する円柱状の穴である。

弁棒３０は、この戻り通路１５０を直径方向に貫通して弁本体１００の上面１００ｅ側へ突出する。弁本体１００の上面１００ｅ側にはパワーエレメント４０を固定するためのねじ穴１６０が形成される。ねじ穴１６０に螺合されるパワーエレメント４０は、その内部がダイアフラム４２によって上下の室に区画され、上側の室がダイアフラム駆動用のガスを封入するガス室４４とされている。ダイアフラム４２の下面にはストッパ部材５０が配設され、ダイアフラム４２の変位を弁棒３０に伝達し、弁体１０を駆動する。

ねじ穴１６０は開口１３６を介して戻り通路１５０と連通し、戻り通路１５０を通過する冷媒の温度と圧力がダイアフラム４２の下面に伝達される。弁本体１００の上面１００ｅとパワーエレメント４０の間には環状のシール部材６０が配設される。

弁本体１００の背面１００ｄの中央部には、１個の有底のねじ穴１７０が形成される。ねじ穴１７０の両側には、弁本体１００の正面１００ｃから背面１００ｄに貫通する２個の取付穴１８０が形成される。

本実施形態の弁本体１００にあっては、弁本体１００の左側面１００ａを形成する面のうちで、最外側の面を形成する２つの平坦な把持面１０１ａ、１０１ｂを残して、その他の面を把持面１０１ａ、１０１ｂよりも内側に凹んだ形状としている。

把持面１０１ａ、１０１ｂの間の凹部１０１ｃは、戻り通路１５０の内周面に沿って可及的に薄肉となるように断面波形に形成されている。把持面１０１ｂよりも下方の凹部１０１ｄは、出口通路１４２と入口通路１１０の内周面に沿って可及的に薄肉となるように断面波形に形成されている。

把持面１０１ａは、戻り通路１５０と、パワーエレメント４０が装備される弁本体１００の上面１００ｅとの間に形成される。把持面１０１ｂは、弁本体１００の上面１００ｅと下面１００ｆの間のほぼ中央部に形成される。後述するように、２つの把持面１０１ａ、１０１ｂは、弁本体１００に機械加工を施す際に、チャック爪で把持するのに適した幅寸法に形成される。弁本体１００の右側面１００ｂ側にも同様に２つの把持面１０２ａ、１０２ｂと薄肉の凹部１０２ｃ、１０２ｄが左側面と対称に形成される。

図４は、弁本体１００を工作機械のチャック爪Ｃ_１、Ｃ_２で把持して弁本体１００の正面１００ｃと上面１００ｅに機械加工を施す状態を示す。チャック爪Ｃ_１、Ｃ_２は、弁本体１００の左側面１００ａと右側面１００ｂを押出方向と直交する方向に把持する。上述したように、左側面１００ａには把持面１０１ａ、１０１ｂが、右側面１００ｂには把持面１０２ａ、１０２ｂが形成してあり、把持面１０１ａと１０２ａ、１０１ｂと１０２ｂは互いに平行面を形成しているので、チャック爪Ｃ_１、Ｃ_２は弁本体１００を確実に把持することができる。

この状態で弁本体１００の正面１００ｃ側から背面１００ｄ側へ出口通路１４０、１４２や戻り通路１５０の機械加工を行う。又、上面１００ｅ側からパワーエレメント４０を取り付けるねじ穴１６０や弁棒３０のガイド穴１３２等の機械加工を行う。チャック爪Ｃ_１、Ｃ_２は互いに対向する把持面１０１ａ、１０２ａと１０１ｂ、１０２ｂとに適切な圧力Ｐ_１、Ｐ_２を加えて、機械加工時に弁本体１００に生じる応力を確実に受けることができる。把持面１０１ａ、１０２ａと１０１ｂ、１０２ｂの幅寸法は、圧力Ｐ_１、Ｐ_２が加えられたときに、弁本体１００に不必要な応力が生じることなく、かつ弁本体１００の把持に必要な摩擦力を与えることができる最適な寸法に設定される。

図５は、弁本体１００を上下反転させて把持した状態を示す。この状態で、弁本体１００の背面１００ｄ側から機械加工を施す。加工個所は、冷媒の入口通路１１０、小径穴１１２や戻り通路１５０をはじめ、有底のねじ穴１７０、取付用のボルトが挿入される貫通穴１８０等である。また、この状態で下面１００ｆ側から弁室１２０やオリフィス１３０等の加工を施す。

次に、本発明の他の実施例を図６に基づいて説明する。なお、本実施例の断面形状は図２と同じである。
全体を符号２００で示す弁本体は、前述した弁本体１００と同様に、左側面２００ａ、右側面２００ｂ、正面２００ｃ、背面２００ｄ、上面２００ｅ、下面２００ｆを有する６面体の構造を有する。弁本体２００の背面２００ｄの下端側には、冷媒の入口通路２１０と弁室２２０に通ずる小径穴２１２が設けられる。弁本体２００の正面２００ｃには冷媒の蒸発器側への出口通路２４０、２４２が設けられる。弁本体の上面２００ｅ側からは、パワーエレメントの取付用のねじ穴２６０と、ねじ穴２６０と同軸状に設けられる弁棒のガイド穴２３２等が加工される。

弁本体２００の上面２００ｅの近傍には正面２００ｃから背面２００ｄに貫通する冷媒の戻り通路２５０が形成され、背面２００ｄ側からは、有底のねじ穴２７０と取付用のボルトの貫通穴２８０が加工される。弁本体２００の素材は、正面２００ｃ及び背面２００ｄと直交する方向にアルミニウム合金材料を冷間押出成形することにより製造される。弁本体２００の両側面２００ａ、２００ｂには機械加工を施す必要はない。
そこで、両側面２００ａ、２００ｂの上下方向のほぼ中央部に把持面２０１ａ、２０２ａを形成し、下端部に把持面２０１ｂ、２０２ｂを形成し、両側面２００ａ、２００ｂのその他の部分は把持面２０１ａ、２０２ａ及び２０１ｂ、２０２ｂよりも内側に凹むように凹部状に形成する。

図７は、この弁本体２００を工作機械でチャックした状態を示す。チャック爪Ｃ_１、Ｃ_２は弁本体２００の対向する２個の把持面２０１ａ、２０２ａ及び２０１ｂ、２０２ｂを把持する。この状態で弁本体２００の背面２００ｄ側から冷媒の入口通路２１０、２１２、冷媒の戻り通路２５０、有底のねじ穴２７０、取付ボルト用の２個の貫通穴２８０等を機械加工する。また、上面２００ｅ側からはパワーエレメントの取付用のねじ穴２６０や弁棒の案内穴２３２等の必要な加工個所に機械加工が施される。

図８は弁本体２００を上下回転させてチャック爪Ｃ_１、Ｃ_２で把持した状態を示す。この状態で弁本体の正面２００ｃ側から冷媒の出口通路２４０、２４２等の必要個所の機械加工が行われる。この状態で下面２００ｆ側からは、弁室２２０や弁室２２０を封止するプラグをねじ込むねじ穴２２２等が機械加工される。

本発明の膨張弁の弁本体は以上のように、アルミニウム合金材料等を押出成形して素材を製造することと、押出成形時に金型の面を通過する対向する側面には後工程で機械加工を施す必要がないことに着目して、両側面に機械加工時のチャック爪で把持する２つの把持面を残して、その他の面を凹部に形成することで、最大限の軽量化を達成することができるものである。

なお、上記実施形態では、弁本体の下面に弁室を封止するプラグを装着する構造の膨張弁を例に挙げて説明したが、本発明はプラグを装着しない無調整式の膨張弁にも適用可能である。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。

１０弁体
４０パワーエレメント
１００弁本体
１００ａ，１００ｂ側面
１００ｃ正面
１００ｄ背面
１００ｅ上面
１００ｆ下面
１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ把持面
１０１ｃ，１０１ｄ，１０２ｃ，１０２ｄ凹部
１１０入口通路（第１の通路）
１１２小径穴（第１の通路）
１２０弁室
１３０オリフィス
１４０，１４２出口通路（第１の通路）
１５０戻り通路（第２の通路）
Ｃ_１，Ｃ_２チャック爪（チャック機構）

Claims

凝縮器から蒸発器に向かう高圧冷媒が導入される入口通路、該入口通路に設けられた弁室、該弁室に開口するオリフィス、該オリフィスに接続され、前記入口通路と平行に配置された出口通路、該出口通路に対して前記入口通路と反対側に、かつ前記入口通路及び前記出口通路に対して平行に設けられた戻り通路、並びに前記出口通路及び前記戻り通路の間に形成された２つの取付穴を有する弁本体と、
前記弁室内に配設されて前記オリフィスを開閉する弁体と、
前記弁室内に設けられて前記弁体を前記オリフィスの下端に形成された弁座に向けて支持するコイルスプリングと、
前記戻り通路及び前記オリフィスを貫通し、その下端部が前記弁体に当接する弁棒と、
前記蒸発器の出口側の温度及び圧力に基づいて、前記弁棒を介して前記弁体を駆動するパワーエレメントと、を備えた膨張弁であって、
前記弁本体は、押出成形により形成された部材であり、
前記押出成形の押出方向から見て前記取付穴の位置における最外側に形成された一対の第１の把持面と、前記押出方向から見て前記戻り通路と前記弁本体の上面との間における最外側に形成された一対の第２の把持面と、前記第１の把持部及び前記第２の把持部の間に形成された凹部と、を備える
ことを特徴とする膨張弁。
凝縮器から蒸発器に向かう高圧冷媒が導入される入口通路、該入口通路に設けられた弁室、該弁室に開口するオリフィス、該オリフィスに接続され、前記入口通路と平行に配置された出口通路、該出口通路に対して前記入口通路と反対側に、かつ前記入口通路及び前記出口通路に対して平行に設けられた戻り通路、並びに前記出口通路及び前記戻り通路の間に形成された２つの取付穴を有する弁本体と、
前記弁室内に配設されて前記オリフィスを開閉する弁体と、
前記弁室内に設けられて前記弁体を前記オリフィスの下端に形成された弁座に向けて支持するコイルスプリングと、
前記戻り通路及び前記オリフィスを貫通し、その下端部が前記弁体に当接する弁棒と、
前記蒸発器の出口側の温度及び圧力に基づいて、前記弁棒を介して前記弁体を駆動するパワーエレメントと、を備えた膨張弁であって、
前記弁本体は、押出成形により形成された部材であり、
前記押出成形の押出方向から見て前記取付穴の位置における最外側に形成された一対の第１の把持面と、前記押出方向から見て前記弁本体の下端部における最外側に形成された一対の第２の把持面と、前記第１の把持部及び前記第２の把持部の間に形成された凹部と、を備える
ことを特徴とする膨張弁。