JP6667753B2 - 膨張弁 - Google Patents
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Description
作動ロッドは、大径部と、大径部よりも外径の小さな小径部とを有し、第1の冷媒通路の閉弁状態から最大開弁状態に至る区間において、防振ばねとは小径部において当接する。
図1は、第1実施形態に係る膨張弁100の断面図である。
本実施形態における膨張弁100は、カーエアコン110において使用される。
カーエアコン110には、代替フロンのような低温でも蒸発しやすい冷媒が封入され、冷媒は圧縮機106、外部熱交換器としての凝縮器102、レシーバ108および蒸発器104を循環する。蒸発器104は、冷媒を気化させることで外部の熱を冷媒に取り込む(冷房機能)。圧縮機106は、気体冷媒に圧力を加えて冷媒を液化しやすくする。凝縮器102は、圧縮機106によって圧力を高められた冷媒を液体に戻す。このとき、冷媒から外部に排熱される。レシーバ108は、冷媒を気液分離する。
膨張弁100のボディ116は、アルミニウム合金からなる素材を押出成形したあと、所定の機械加工を施すことで得た部材である。ボディ116には、圧縮機106,凝縮器102,レシーバ108から供給される冷媒を蒸発器104に送る第1冷媒通路112と、蒸発器104から供給される冷媒を圧縮機106に戻す第2冷媒通路114が形成される。
ボディ116の上部には、パワーエレメント120がネジ等により固定される。パワーエレメント120とボディ116との間には、冷媒の漏洩を防止するためのOリング166が介装されている。ボディ116の側面には、配管取り付け用のねじ穴126が形成される。
なお、連結路138の径を調整することで、第2冷媒通路114から感温室136へ流れ込む冷媒の量を制御し、時定数を調整している。
シャフト122の下方への変位量が大きいほど、いいかえれば、蒸発温度が高いほど、第1冷媒通路112の弁開度は大きくなり、第1冷媒通路112を流れる冷媒の量は大きくなる。
スプリング140の下部は、アジャストネジ146が取り付けられる。アジャストネジ146の螺入量により、スプリング140の付勢力により定まる上記設定値を調整できる。
小径部152の外径は大径部150の外径よりも小さい。小径部152の外径は大径部150の外径よりも99.5%以下、好ましくは、99%以下である。
本実施形態におけるシャフト122は、パワーエレメント120の小型化(ディスク124の受圧面積の縮小化)によりシャフト122の駆動力が小さくなる。この結果、従来の膨張弁100に比べるとシャフト122は揺動しにくくなるため、防振ばね148による支持力を小さくする余地がある。そこで、本実施形態における膨張弁100では、シャフト122に小径部152を形成することで、防振ばね148(突部156)との接触抵抗を減らしている。防振ばね148の接触抵抗を減らすことは、シャフト122の動作応答性向上に大きく寄与する。すなわち、シャフト122に小径部152を設け、小径部152を突部156により支持する構造とすることにより、動作応答性と防振性のバランスを最適化させている。
図1に示すように、第1実施形態におけるシャフト122は、両端部の外径がもっとも小さく、両端部より内側にある2つの大径部150の外径がもっとも大きく、2つの大径部150に挟まれる中央のシャフト122の外径はその中間となっている。
図3は、第2実施形態におけるシャフト122周辺の模式図である。
第2実施形態におけるシャフト122の基本構造は第1実施形態におけるシャフト122のそれと同様である。ボディ116に形成される貫通路144は、比較的内径が大きい大通路158と比較的内径が小さい小通路160を含む。第2実施形態においては、大通路158と小通路160の境界Bに小径部152が対向する。シャフト122の大径部150は小通路160を摺動する。大通路158は、防振ばね148を収容するため、大径部150の外径よりも大きな内径を有する。
より厳密には、境界Bは、大通路158を形成するときにドリルの先端部により形成されるテーパー部分168と小通路160との交点に対応する。
第2実施形態においては、シャフト122の変位によって境界Bと対向する可能性のある領域(対向可能領域164)はすべて小径部152に形成される。すなわち、第2実施形態においては、境界B(対向可能領域164)は、シャフト122のうち大径部150と対向することはなく、必ず、小径部152と対向する。小径部152の外径は、小通路160の内径よりも小さいため、バリ162がシャフト122の動作を規制することはない。
図5は、第3実施形態における膨張弁100の断面図である。図6は、最大開弁状態における図5の領域Aの拡大図である。
第1、第2実施形態と第3実施形態の違いは、パワーエレメント120、特に、パワーエレメント120に収容されるディスク124の形状にある。第3実施形態におけるディスク124は、その下面の一部が連結路138の内部まで突出している。このため、第2冷媒通路114を通過する冷媒とディスク124との接触面積が大きくなる。
本実施形態によれば、パワーエレメント120を小型化してその駆動力が低下しても、防振ばね148とシャフト122の接触抵抗を低下させることで動作応答性の向上を図っている。いいかえれば、小型の膨張弁100において動作応答性と防振性のトレードオフを最適化している。また、シャフト122の小径部152を境界Bと対向させることで、貫通路144の穿孔時に形成されるバリ162がシャフト122の変位を規制しないように工夫している。更に、第3実施形態においては、パワーエレメント120の駆動力低下を補償するため、ディスク124の一部を感温室136まで突出させることにより、蒸発温度の伝導性を高めている。
Claims (5)
- 熱交換器を経て流入した冷媒を蒸発器に向けて通過させる第1の冷媒通路と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒を圧縮機に向けて通過させる第2の冷媒通路と、を有するボディと、
前記第2の冷媒通路を通過する冷媒の圧力および温度に応じて駆動力を発生させる駆動部と、
前記第1および第2の冷媒通路の隔壁を貫通し、前記駆動力により変位する作動ロッドと、
前記第1の冷媒通路に設置され、前記作動ロッドの変位に応じて前記第1の冷媒通路を開閉させる弁体と、
前記ボディと前記作動ロッドの間に介装され、前記作動ロッドに当接する筒形状の防振ばねと、を備え、
前記作動ロッドは、大径部と、前記大径部よりも外径の小さな小径部とを有し、前記第1の冷媒通路の閉弁状態から最大開弁状態に至る区間において、前記防振ばねとは前記小径部において当接し、
前記隔壁における前記作動ロッドの貫通路は、前記防振ばねを収容し、
前記小径部は、前記防振ばねの内周面と当接していることを特徴とする膨張弁。 - 前記隔壁における前記作動ロッドの貫通路は、前記防振ばねを収容する大通路と、前記大通路よりも内径の小さい小通路と、を有し、
前記小通路と前記大通路の境界は、前記小径部と対向することを特徴とする請求項1に記載の膨張弁。 - 前記小径部の表面は、転造加工面であることを特徴とする請求項1または2に記載の膨張弁。
- 前記駆動部は、その膨張と収縮により前記作動ロッドに駆動力を伝えるガスが封入される密閉空間と、冷媒の温度を密閉空間に伝達するディスクを収容する感温室を有し、
前記ディスクの一部は、前記感温室と前記第2の冷媒通路をつなぐ連結路の中に突出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の膨張弁。 - 熱交換器を経て流入した冷媒を蒸発器に向けて通過させる第1の冷媒通路と、前記蒸発器から戻ってきた冷媒を圧縮機に向けて通過させる第2の冷媒通路と、を有するボディと、
前記第2の冷媒通路を通過する冷媒の圧力および温度に応じて駆動力を発生させる駆動部と、
前記第1および第2の冷媒通路の隔壁を貫通し、前記駆動力により変位する作動ロッドと、
前記第1の冷媒通路に設置され、前記作動ロッドの変位に応じて前記第1の冷媒通路を開閉させる弁体と、
前記ボディと前記作動ロッドの間に介装され、前記作動ロッドに当接する防振ばねと、を備え、
前記作動ロッドは、2つの大径部と、前記大径部よりも外径の小さな小径部とを有し、2つの前記大径部の間に前記小径部を有する長手方向において対称形の棒状部材であり、前記第1の冷媒通路の閉弁状態から最大開弁状態に至る区間において、前記防振ばねとは前記小径部において当接することを特徴とする膨張弁。
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