JPH076652U - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 「膨張弁」におけるボール弁及び弁作動棒の
自励振動を抑制することにより、異音の発生を未然に防
止する。 【構成】 コンデンサ４側と連通する冷媒入口８とエバ
ポレータ７側と連通する冷媒出口９とが開設されたケー
シング１０内に、冷媒入口８と冷媒出口９とを連通する
連通路１１を形成する。連通路１１に設けられたスロー
ト部１２を開閉するボール弁１３を設け、スロート部１
２の開度をエバポレータ７の熱負荷変動に応じて膜動変
位するダイヤフラム１５により弁作動棒１４を介してボ
ール弁１３により調整する。そして、弁作動棒１４に接
触する弾性体３０ｃを有する押えステー３０をケーシン
グ１０に設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用空気調和装置等の冷房サイクルに組み込まれる膨張弁に関 し、ボール弁及び弁作動棒に生じる自励振動を抑制することができる膨張弁に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

自動車用空気調和装置の冷房サイクルは、図６に示すように、エンジン１にク ラッチ２を介して連結されたコンプレッサ３を有し、このコンプレッサ３とコン デンサ４、リキッドタンク５、膨張弁６及びエバポレータ７とを導管により閉回 路を形成するように連通したものである。そして、コンプレッサ１から吐出され た高温高圧の冷媒がコンデンサ４で凝縮し、リキッドタンク５においてこの凝縮 冷媒の気液分離を行うとともに、この冷媒中の水分及び塵埃を取除いた後、冷媒 は膨張弁６に送られ、該膨張弁６で断熱膨張することにより、低温低圧の冷媒と され、これがエバポレータ７において車室内空気又は外気と熱交換してコンプレ ッサ３に帰還するようになっている。

【０００３】 この種の自動車用空気調和装置では、コンプレッサ３の駆動源がエンジン１と いう回転数が変動するものであるため、車両が高速走行するときと低速走行する ときでは当然コンプレッサ３の回転が異なることになる。

【０００４】 特に、コンプレッサ３は、吸入した冷媒を圧縮した後すべて吐出するものであ り、しかも、冷房サイクルは閉回路であるため、このエンジン１の回転変動は直 ちにこの冷房サイクル中を流れる冷媒量の変動を意味することになる。

【０００５】 そこで、この冷媒量の変動を調整しエバポレータ７の能力を最大限に発揮させ るために設けたものが膨張弁６であり、自動車用空気調和装置ではこの膨張弁６ は単に冷媒を断熱膨張させるだけでなく、エバポレータ７の熱負荷変動に応じて 冷媒流量を調整するという重要な意義を有している。

【０００６】 かかる膨張弁６は、図７に示すように、コンデンサ４側と連通する冷媒入口８ と、エバポレータ７側と連通する冷媒出口９とが開設されたケーシング１０内に 、この両出入口８，９を連通する連通路１１が形成されており、この連通路１１ の流路途上に形成されたスロート部１２には、ボール弁１３が開度調節可能に設 けられている。ボール弁１３が取り付けられた弁作動棒１４の一端は、ダイヤフ ラム１５側のスペーサ１６に当接している。また、ボール弁１３は、ばね押え１ ７を介してコイルばね１８により、スロート部１２を閉じる方向に押圧されるよ うになっている。

【０００７】 図示する膨張弁６は、いわゆる外部均圧式膨張弁であり、ダイヤフラム１５の 図中上方側の空間と、感温媒体が封入されエバポレータ７の出口部に取り付けら れた感温筒Ｔとは、キャピラリチューブ１９を介して連通され、一方、ダイヤフ ラム１５の図中下方側の空間と、エバポレータ７の出口部とは、均圧管用通路Ｅ を介して連通されている。前記感温筒Ｔは、エバポレータ７出口部の冷媒温度を 封入された感温媒体により圧力に変換するものである。感温筒Ｔが感知する温度 によって定まる感温媒体の飽和蒸気圧力をＰ１、均圧管用通路Ｅにより伝えられ るエバポレータ７出口部の冷媒圧力Ｐ２、コイルばね１８の力をＰ３とすれば、 これら３つの力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が均り合う位置に、ダイヤフラム１５が膜動変 位する。このダイヤフラム１５の動作によりボール弁１３が移動し、スロート部 １２の開度調節がなされるようになっている。尚、コイルばね１８の力Ｐ３は、 調整ねじ２４のねじ込み量によって適宜調節される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、このようにエバポレータ７出口の冷媒温度を感知してボール弁１３ の開度を調節し、最適なクーリング状態を発揮するように設定しても、搭乗者が 急加速、急減速を行えば、エンジン１も回転数が著しく変動し、これに追随して コンプレッサ３も回転する。この回転変動により当然コンプレッサ３から吐出さ れる冷媒量も変化することになり、閉回路を構成する冷房サイクル中に設けた流 路制御部材としての膨張弁６部分において流れが著しく変動することになる。

【０００９】 この膨張弁６がスロート部１２の開度を絞っている場合に流量変動が生じると 、ボール弁１３自体が振動を開始し、その振巾が次第に大きくなり、ついには弁 作動棒１４がスロート部１２等の内周壁に衝突するという事態も生じる。このよ うな衝突により膨張弁６から異音が発生し、場合によっては、かかる事態が数秒 間も続くことがある。また、ボール弁１３が横振動するとばね押え１７とも衝突 ないし滑りを起こし、この部分においても異音を発生させることもある。

【００１０】 特に、最近の自動車は車室内空間の密閉度が高く、音に対してもきわめて厳格 であることから、前述のような異音発生は必然的に搭乗者に伝わり不快感を与え ることとなる。

【００１１】 ボール弁１３及び弁作動棒１４の自励振動に伴う騒音を防止するために、従来 では、弁作動棒１４とケーシング１０との間のクリアランスを管理したり、Ｏリ ングを介して弁作動棒１４を押さえたりしているが、十分なものではなかった。 そのため、やむなく膨張弁６全体をコールテープを多重に巻き付けて、発生した 騒音を減衰させるようにしていたが、テープを巻き付ける作業を伴うため、膨張 弁６の設置が煩雑になってしまうという欠点があった。更に、従来では、自励振 動に伴う騒音を防止する要請から、膨張弁６を構成する種々の部材の寸法や、コ イルばね１８の弾発力等の値の選択が制限されることがあり、冷房能力を多少犠 牲にしなければならない事態もあった。

【００１２】 ちなみに、いわゆる内部均圧式膨張弁にあっても、外部均圧式膨張弁に比べて 冷媒の流れ方向が異なるのみであり、異音の発生に関する問題は同様に存在して いる。

【００１３】 本考案は、上述した従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、冷 媒の流量変動如何にかかわらず、ボール弁及び弁作動棒の自励振動を抑制するこ とにより、異音の発生を未然に防止することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の膨張弁は、コンデンサ側と連通する冷媒 入口とエバポレータ側と連通する冷媒出口とが開設されたケーシング内に、冷媒 入口と冷媒出口とを連通する連通路を形成すると共に、前記連通路に設けられた スロート部を開閉するボール弁を設け、前記スロート部の開度を、前記エバポレ ータの熱負荷変動に応じて膜動変位するダイヤフラムにより弁作動棒を介して前 記ボール弁により調整するようにした膨張弁において、前記弁作動棒に接触する 押えステーを前記ケーシングに設けたことを特徴としている。

【００１５】 また、コンデンサ側と連通する冷媒入口とエバポレータ側と連通する冷媒出口 とが開設されたケーシング内に、冷媒入口と冷媒出口とを連通する連通路を形成 すると共に、前記連通路に設けられたスロート部を開閉するボール弁を設け、前 記スロート部の開度を、前記エバポレータの熱負荷変動に応じて膜動変位するダ イヤフラムにより弁作動棒を介して前記ボール弁により調整するようにした膨張 弁において、前記ボール弁における前記弁作動棒の対面側に、羽根体を設けたこ とを特徴とする膨張弁によっても、上記目的を達成することができる。

【００１６】 更に、上記目的を達成するために、本考案の膨張弁は、コンデンサ側と連通す る冷媒入口とエバポレータ側と連通する冷媒出口とが開設されたケーシング内に 、冷媒入口と冷媒出口とを連通する連通路を形成すると共に、前記連通路に設け られたスロート部を開閉するボール弁を設け、前記スロート部の開度を、前記エ バポレータの熱負荷変動に応じて膜動変位するダイヤフラムにより弁作動棒を介 して前記ボール弁により調整するようにした膨張弁において、前記弁作動棒の作 動方向に対し、前記ボール弁を押しつける方向を所定角度傾斜させたことを特徴 としている。

【００１７】

【作用】

まず、弁作動棒に接触する押えステーをケーシングに設けた本考案の膨張弁で は、冷媒の流量変動によりボール弁及び弁作動棒が横方向に変位して自励振動が 生じても、押えステーによりこれが抑制されるので、弁作動棒とスロート部の衝 突や、ボール弁とばね押えの衝突がなくなる。

【００１８】 また、ボール弁の弁作動棒の対面側に羽根体を設けた本考案の膨張弁では、ボ ール弁及び弁作動棒の総重量が増加することと相まって、ボール弁及び弁作動棒 が振動しようとしても羽根体が液体冷媒中にあってこの振動を抑制するように機 能する。

【００１９】 一方、弾発手段の付勢方向を弁作動棒の移動方向に対して傾斜させると、弁作 動棒には常に片方向にのみ押えられる力が作用し、これにより作動棒及びボール 弁に生じる自励振動が抑制される。

【００２０】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を説明する。 図１は、本考案の一実施例を示す縦断面図であり、図６、図７に示す部材と同 一の部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。

【００２１】 本実施例の膨張弁６ａは、いわゆる外部均圧式膨張弁であり、弁作動棒１４に 接触する押えステー３０をケーシング１０に設けたものである。

【００２２】 本実施例では、押えステー３０をケーシング１０の雌ネジ孔３０ａ、及び、ロ ッド３０ｂと弾性体３０ｃとを有する雄ネジ３０ｄから構成している。そして、 例えば、ケーシング１０の側面に雌ネジ孔３０ａを開設し、この雌ネジ孔３０ａ に、ロッド３０ｂを有する雄ネジ３０ｄを螺合させる。ロッド３０ｂの先端には ゴムなどの弾性体３０ｃを取り付けておき、この弾性体３０ｃを弁作動棒１４に 接触させる。弾性体３０ｃが弁作動棒１４に接触する力は、コイルばね１８の力 に比べる極めて小さいものであるため、弾性体３０ｃを弁作動棒１４に接触させ たとしても、ボール弁１３の開閉動作に支障を来すことはない。

【００２３】 押えステー３０の当初の止め付けは、自励振動を起こした冷媒流動状態の下で 、共振しているボール弁１３及び弁作動棒１４が止まるまで、雄ネジ３０ｄを徐 々に締め付けていくことにより行う。また、車載後に自励振動が生じていれば、 その時点で押えステー３０の押し込み量を調節する。

【００２４】 次に、本実施例の作用を説明する。 通常の走行時に、いわゆるエアコンスイッチをオンし、コンプレッサ３を始動 すれば、所定圧の冷媒が膨張弁６ａの冷媒入口８より連通路１１内に流入し、ボ ール弁１３とスロート部１２との相対的位置変位に伴う開度調整により冷媒を所 定圧に断熱膨張して流下させる。この場合、車室内温度が変化し、さらに冷房能 力を高める場合には、感温筒Ｔ（図６及び図７参照）によりダイヤフラム１５が 動作し、弁作動棒１４が下方に移動してスロート部１２の開度が広げられる。

【００２５】 例えば、運転者がアクセルを急激に踏み込んだためコンプレッサ３が急激に回 転をしたとき、大きな動圧をもった冷媒が膨張弁６ａに流下してくる。このよう に冷媒の流量変動が急激に変化するとボール弁１３の左側の空間Ｓl と右側の空 間Ｓr では冷媒流量に差が生じ、その結果ボール弁１３の左右で圧力状態が不均 衡になり、ボール弁１３及び弁作動棒１４が微小に振動しようとする。

【００２６】 ところが、本実施例の膨張弁６ａでは、大きな動圧をもつ冷媒がボール弁１３ に作用しても弁作動棒１４は押えステー３０の弾性体３０ｃにより横変位を規制 されているので、弁作動棒１４は変位しない。したがって、弁作動棒１４がスロ ート部１２と衝突したり、ボール弁１３がばね押え１７と衝突したりすることが なく、その結果、自励振動が抑制されて異音の発生を未然に防止することができ る。

【００２７】 更に、吸音用のコールテープの巻き付け作業が不要となり、膨張弁６ａの設置 作業が簡単になる。また、押えステー３０によって自励振動が抑制されることか ら、膨張弁６ａを構成する種々の部材の寸法や、コイルばね１８の弾発力等を最 適な値に設定することができ、従来自励振動の抑制のために多少犠牲にしていた 冷房能力を回復することができる。

【００２８】 尚、図１では弾性体３０ｃの先端面を弁作動棒１４に接触させているが、図２ に示すように、弾性体３０ｃの側面を弁作動棒１４に接触させるようにしても良 い。更に、図示するように、ロッド３０ｂと弾性体３０ｃとを偏心させておけば 、雄ネジ３０ｄをねじ込んでゆく際に、弁作動棒１４を押圧する押圧力を調節す ることが容易となる。また、押えステー３０は、図１、図２に示すような構造の ものに限定されることはなく、例えば、雌ネジ孔３０ａと雄ネジ３０ｄの代わり に圧入式のロッドなどを採用してもよい。

【００２９】 図３は、本考案の他の実施例を示す断面図、図４は、図３に示される羽根体を 示す斜視図である。

【００３０】 この実施例の膨張弁６ｂも、外部均圧式膨張弁ではあるが、図１に示す実施例 の押えステー３０の代わりに、ボール弁１３の下端に羽根体３１を設けている。 この羽根体３１は冷媒入口８側の連通路１１内に位置して設けられ、この連通路 １１を通過する液体冷媒中にあって当該液体冷媒からの力を均等に受ける。羽根 体３１の羽根部３１ａの数や形状は特に限定されないが、羽根体３１のロッド３ １ｂの先端を凹状に形成し、この凹部にボール弁１３を突き当てて溶接接合させ れば容易に固定することができる。

【００３１】 このような羽根体３１を設けた膨張弁６ｂにあっては、冷房サイクル中の冷媒 流量が急激に変動してボール弁１３及び弁作動棒１４が自励振動しようとしても 、羽根体３１が連通路１１内における液体冷媒中にあって、冷媒から均等な力を 受け、この自励振動を抑制するように機能する。また、高圧の液冷媒が羽根部３ １ａの間を高速で流れるため、当該羽根部３１ａが整流板のように働き、冷媒の 流れそのものが安定することになる。これに加えて、ボール弁１３及び弁作動棒 １４の総重量が増加、特に、ボール弁１３下重量が増加するので、これらの作用 が相俟ってボール弁１３及び弁作動棒１４に生じる自励振動を抑制することがで きる。

【００３２】 また、この膨張弁６ｂは、ボール弁１３、弁作動棒１４及びばね押え１７だけ が従来のものと異なり、ケーシング１０は従来構造のものを共用できるので、自 励振動の抑制を経済的に行うことができる。また、吸音用のコールテープの巻き 付け作業を廃止でき、冷房能力の回復を図ることができる点は、上述した実施例 と同様である。

【００３３】 また、本考案の膨張弁は更に改変することが可能である。

【００３４】 図５は、本考案の更に他の実施例を示す断面図であり、この膨張弁６ｃは、弁 作動棒１４の作動方向に対し、ボール弁１３を押しつける方向を所定角度傾斜さ せている。例えば、ボール弁１３がスロート部１２を閉塞する位置に移動してい る際における当該ボール弁１３の中心Ｏを始点として、約１０〜１５゜だけ冷媒 入口８及び連通路１１が形成されたケーシング１０を傾斜させ、この連通路１１ 内に収納されたコイルばね１８のボール弁１３に対する付勢方向をオフセットす る。

【００３５】 このように構成された膨張弁６ｃによれば、ボール弁１３はコイルばね１８か ら片側に押さえつける力を受けているので、ボール弁１３及び弁作動棒１４が自 励振動しようとしても、これを抑制することができ、その結果、ボール弁１３や 弁作動棒１４から発生する異音を防止することができる。特に、コイルばね１８ の付勢方向をオフセットすることで、ボール弁１３とばね押え１７との間にステ ィックスリップ現象が起こり難くなり、ボール弁１３がばね押え１７に対して滑 らず自励振動が防止される。尚、スティックスリップ現象とは、例えば、垂直な 棒を上から押し付けながら滑らかな面上を移動させると突っ掛かり現象が起きた り、ガラス面を棒で擦ると「キィ」という音が出たりする現象である。

【００３６】 また、この膨張弁６ｃでは、部品点数を増やさずに自励振動を発生し難い構造 とすることができる。また、吸音用のコールテープの巻き付け作業を廃止でき、 冷房能力の回復を図ることができる点は、前述した実施例と同様である。

【００３７】 尚、以上説明した実施例はいずれも外部均圧式膨張弁であるが、本考案は、内 部均圧式膨張弁にも適用することができることは言うまでもない。

【００３８】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案の膨張弁によれば、ボール弁及び弁作動棒の 自励振動を防止することができ、これによる異音の発生を未然に防止することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】 押えステーの他の例を示す斜視図である。

【図３】 本考案の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】 図３に示される羽根体を示す斜視図である。

【図５】 本考案の更に他の実施例を示す断面図であ
る。

【図６】 一般的な自動車用空気調和装置の冷房サイク
ル系を示す回路図である。

【図７】 従来の外部均圧式膨張弁を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

８…冷媒入口、 ９…冷媒出口、 １０…ケ
ーシング、１１…連通路、 １２…スロート部、
１３…ボール弁、１４…弁作動棒、 １５…ダイヤ
フラム、 １８…コイルばね（弾発手段）、３０…押え
ステー、 ３０ａ…雌ネジ孔、 ３０ｂ…ロッド、３
０ｃ…弾性体、 ３０ｄ…雄ネジ、 ３１…羽根
体。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサ(4) 側と連通する冷媒入口
   (8) とエバポレータ(7) 側と連通する冷媒出口(9) とが
   開設されたケーシング(10)内に、冷媒入口(8)と冷媒出
   口(9) とを連通する連通路(11)を形成すると共に、前記
   連通路(11)に設けられたスロート部(12)を開閉するボー
   ル弁(13)を設け、前記スロート部(12)の開度を、前記エ
   バポレータ(7) の熱負荷変動に応じて膜動変位するダイ
   ヤフラム(15)により弁作動棒(14)を介して前記ボール弁
   (13)により調整するようにした膨張弁において、 前記弁作動棒(14)に接触する押えステー(30)を前記ケー
   シング(10)に設けたことを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】 コンデンサ(4) 側と連通する冷媒入口
   (8) とエバポレータ(7) 側と連通する冷媒出口(9) とが
   開設されたケーシング(10)内に、冷媒入口(8)と冷媒出
   口(9) とを連通する連通路(11)を形成すると共に、前記
   連通路(11)に設けられたスロート部(12)を開閉するボー
   ル弁(13)を設け、前記スロート部(12)の開度を、前記エ
   バポレータ(7) の熱負荷変動に応じて膜動変位するダイ
   ヤフラム(15)により弁作動棒(14)を介して前記ボール弁
   (13)により調整するようにした膨張弁において、 前記ボール弁(13)における前記弁作動棒(14)の対面側
   に、羽根体(31)を設けたことを特徴とする膨張弁。
3. 【請求項３】 コンデンサ(4) 側と連通する冷媒入口
   (8) とエバポレータ(7) 側と連通する冷媒出口(9) とが
   開設されたケーシング(10)内に、冷媒入口(8)と冷媒出
   口(9) とを連通する連通路(11)を形成すると共に、前記
   連通路(11)に設けられたスロート部(12)を開閉するボー
   ル弁(13)を設け、前記スロート部(12)の開度を、前記エ
   バポレータ(7) の熱負荷変動に応じて膜動変位するダイ
   ヤフラム(15)により弁作動棒(14)を介して前記ボール弁
   (13)により調整するようにした膨張弁において、 前記弁作動棒(14)の作動方向に対し、前記ボール弁(13)
   を押しつける方向を所定角度傾斜させたことを特徴とす
   る膨張弁。