JPH10238903A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上流側の高圧冷媒の圧力が変動して上昇して
も、安定した動作を維持することができる膨張弁を提供
すること。 【解決手段】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る冷媒
流路１３の途中を細く絞って形成された弁座孔１５に対
して上流側から対向するように弁体１６を配置し、上記
蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度に対応して動作
する感温部３０と上記弁体１６とを上記弁座孔１５内に
緩く挿通されたロッド２３で連結して上記弁体１６を開
閉動作させるようにした膨張弁において、上記弁座孔１
５に連なる下流側の冷媒流路を形成する孔１３ｂを上記
ロッド２３の軸線とほぼ直角の向きに形成して、上記ロ
ッド２３をその軸線に対して直角方向又は直角に近い角
度方向に付勢する付勢手段を上記孔１３ｂの奥の部分４
４に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに
おいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ
冷媒を断熱膨張させるための膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】膨張弁には各種のタイプがあるが、蒸発
器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路の途中を
細く絞って形成された弁座孔に対して上流側から対向す
るように弁体を配置し、蒸発器から送り出される低圧冷
媒の温度に対応して弁体を開閉動作させるようにした膨
張弁が広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】膨張弁に送り込まれる
高圧冷媒には、何らかの原因によって上流側において圧
力変動が発生する場合があり、その圧力変動は、高圧冷
媒液を媒体として膨張弁に伝達される。

【０００４】すると、上述のような従来の膨張弁におい
ては、弁体の上流側の冷媒圧力が圧力変動によって上昇
すると、それが弁体を閉じる方向に作用するので、弁体
の上流側の冷媒圧力がさらに上昇して圧力変動が一層大
きなものになり、膨張弁の動作が非常に不安定なものに
なってしまう場合がある。

【０００５】そこで本発明は、上流側の高圧冷媒の圧力
が変動して上昇しても、安定した動作を維持することが
できる膨張弁を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の膨張弁は、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒
が通る冷媒流路の途中を細く絞って形成された弁座孔に
対して上流側から対向するように弁体を配置し、上記蒸
発器から送り出される低圧冷媒の温度に対応して動作す
る感温部と上記弁体とを上記弁座孔内に緩く挿通された
ロッドで連結して上記弁体を開閉動作させるようにした
膨張弁において、上記弁座孔に連なる下流側の冷媒流路
を形成する孔を上記ロッドの軸線とほぼ直角の向きに形
成して、上記ロッドをその軸線に対して直角方向又は直
角に近い角度方向に付勢する付勢手段を上記孔の奥の部
分に配置したことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の膨張
弁を示している。この膨張弁は、例えば自動車の室内冷
房装置（カーエアコン）の冷凍サイクルに用いられる。

【０００８】膨張弁の本体ブロック１１には、圧縮機で
圧縮された高温高圧の冷媒液を断熱膨張させて蒸発器に
送り込むための高圧冷媒流路１３が、途中でほぼ直角に
曲げて形成されている。

【０００９】高圧冷媒流路１３の入口側流路１３ａは図
示されていないリキッドタンクに接続され、それに対し
てほぼ直角の向きに形成された出口側流路１３ｂは図示
されていない蒸発器に接続されている。

【００１０】本体ブロック１１には、入口側流路１３ａ
の軸線の延長線上に貫通孔１４が穿設されており、その
貫通孔１４の開口端部分には、蒸発器の出口側冷媒の温
度変化を感知して動作するパワーエレメント３０が取り
付けられている。

【００１１】高圧冷媒流路１３の入口側流路１３ａと出
口側流路１３ｂとの境界部分には、入口側流路１３ａの
軸線位置に、流路面積を狭く絞った断面形状が円形の弁
座孔１５が形成されていて、その弁座孔１５に上流側か
ら対向して、弁座孔１５の直径より大きな直径の球状の
弁体１６が配置されている。

【００１２】そして、弁体１６と弁座孔１５の入口部と
の間の隙間の最も狭い部分が高圧冷媒流路１３の絞り部
になり、そこから蒸発器に到る下流側の出口側流路１３
ｂ内において、高圧冷媒が断熱膨張する。

【００１３】弁体１６は、入口側流路１３ａ内に配置さ
れた圧縮コイルスプリング１７によって、弁座孔１５に
接近する方向（即ち、閉じ方向）に付勢されている。１
８は、本体ブロック１１に螺合して取り付けられて圧縮
コイルスプリング１７の付勢力を調整する調整ナットで
ある。

【００１４】本体ブロック１１に形成された貫通孔１４
内には、軸線方向に摺動自在にロッド２３が緩く挿通さ
れている。２４はシール用のＯリングである。ロッド２
３の上端はパワーエレメント３０に達し、中間部分が貫
通孔１４内を通って出口側流路１３ｂを横切り、下端が
弁体１６の頭部に溶接されている。

【００１５】ただし、弁体１６に孔をあけてそこにロッ
ド２３の下端部を嵌め込んでもよい。なおロッド２３
は、弁座孔１５の壁面との間を冷媒が通過できるよう、
弁座孔１５に比べて細く形成されている。

【００１６】このような構造により、圧縮コイルスプリ
ング１７の付勢力に逆らって弁体１６をロッド２３で押
して弁座孔１５から遠ざければ、高圧冷媒流路１３の流
路面積が大きくなる。

【００１７】パワーエレメント３０は、厚い金属板製の
ハウジング３１と可撓性のある金属製薄板（例えば厚さ
０．１ｍｍのステンレス鋼板）からなるダイアフラム３
２によって気密に囲まれている。

【００１８】そしてパワーエレメント３０内は、蒸発器
から出てくる低圧冷媒の温度変化を感知する感温筒（図
示せず）と、キャピラリチューブ３４を介して連通して
おり、それらの内部には、冷媒流路１３内に流されてい
る冷媒と同じか又は性質の似ている飽和蒸気状態のガス
が封入されている。

【００１９】ダイアフラム３２の下面中央部に面して、
大きな皿状に形成されたダイアフラム受け盤３３が配置
されていて、その下面中央部にロッド２３の頂部が当接
している。

【００２０】３６は、ダイアフラム受け盤３３とロッド
２３を、ロッド２３の軸線方向に移動自在に受けると共
に、Ｏリング２４の移動を規制するように配置されたブ
シユであり、ロッド２３が、外端部近傍においてガタの
ないようにブシユ３６によって支持されている。

【００２１】３７は、蒸発器の出口側配管（低圧冷媒流
路）と連通する低圧連通孔であり、ダイアフラム３２の
裏面側が蒸発器から出てくる低圧冷媒の圧力と等圧にな
るようになっている。

【００２２】高圧冷媒流路１３の出口側流路１３ｂを形
成する孔は、前述のごとくロッド２３の軸線とほぼ直角
の向きに形成されている。そして、その孔の奥の部分
（蒸発器に接続される出口側の方から見て、ロッド２３
より奥の部分）には、バネ配置用孔４４が出口側流路１
３ｂと同軸線上に形成されている。

【００２３】バネ配置用孔４４内には、ロッド２３をそ
の軸線方向とほぼ直角の方向に押すように付勢する摩擦
用圧縮コイルバネ４５が、一端をロッド２３の側面に当
接させて配置されている。

【００２４】その結果、図１に示されるように弁体１６
が弁座孔１５から離れた状態では、ロッド２３が、弁座
孔１５の近傍において側方から圧縮コイルバネ４５に押
されて、貫通孔１４の内壁面に押し付けられている。し
たがって、ロッド２３の軸線方向への移動に対して摩擦
抵抗が作用する。

【００２５】また、それと同時に、ロッド２３がブシユ
３６による支持部を支点にして傾いた状態になってお
り、図２に示されるように、弁体１６は弁座孔１５の軸
線位置よりややずれた位置にある。

【００２６】このように構成された膨張弁においては、
蒸発器から出てくる低圧冷媒の温度が下がると、感温筒
の温度が下がって、パワーエレメント３０内の飽和蒸気
ガスがダイアフラム３２の内表面で凝結する。

【００２７】すると、パワーエレメント３０内の圧力が
下がってダイアフラム３２が変位するので、ロッド２３
が圧縮コイルスプリング１７に押されて移動し、その結
果、弁体１６が弁座孔１５側に移動して高圧冷媒の流路
面積が狭くなるので、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量
が減る。

【００２８】蒸発器から出てくる低圧冷媒の温度が上が
ると、上記と逆の動作によって弁体１６がロッド２３に
押されて弁座孔１５から離れ、高圧冷媒の流路面積が広
がるので、蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量が増え
る。

【００２９】このような動作において、弁座孔１５に対
して弁体１６が離れた図１、図２の状態から弁座孔１５
に弁体１６がちょうど触る図３、図４の状態までの範囲
では、ロッド２３は傾いた状態のまま軸線方向に進退動
作する。

【００３０】したがってその際には、ロッド２３の進退
動作に対して圧縮コイルバネ４５の付勢力にもとづく摩
擦抵抗が作用し、高圧冷媒流路１３内の瞬間的な圧力上
昇では弁体１６は閉じきらない。

【００３１】図３、図４に示されるように、ロッド２３
が傾いている状態では、ロッド２３に溶接された弁体１
６は弁座孔１５の中央に位置しないので、弁は閉じきら
ずに開いている。したがって、弁を閉じきるためには、
弁体１６を弁座孔１５の中央位置に持ってくる必要があ
る。

【００３２】そこで、図３、図４に示される状態から、
弁体１６が弁座孔１５の全周に密着して弁が閉じきられ
る図５、図６の状態に移行する範囲では、ロッド２３
が、傾いた状態から真っ直ぐな状態に移動するので、図
７の作動特性にも示されるように、さらに圧縮コイルバ
ネ４５の付勢力に抗して摩擦用圧縮コイルバネ４５を縮
める力が余分に必要となる。

【００３３】このように、高圧冷媒流路１３の冷媒圧力
が上流側の圧力変動によって上昇すると、それが弁体１
６を閉じる方向に作用するが、上述のように弁体１６を
完全に閉じきるためには、圧縮コイルバネ４５の付勢力
及びそれによって生じる摩擦抵抗に抗する大きな力が必
要なので、短時間の圧力上昇では弁体１６は閉じきら
ず、大きな圧力変動に発展しない。

【００３４】図８は、本発明の第２の実施の形態の膨張
弁を示しており、貫通孔１４を短く形成して、Ｏリング
２４を高圧冷媒流路１３に近づけて配置したものであ
る。Ｏリング２４は、隣接して配置された押さえ板５１
とブシユ３６との間に介挿されたＯリング５２によって
奥方向に押しつけられている。その他の構成は第１の実
施の形態と同じである。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、弁体に連結されたロッ
ドをその軸線に対して直角方向又は直角に近い角度方向
に付勢する付勢手段をロッドの側面に当接させて設けた
ことにより、弁を閉じきるためには付勢手段から与えら
れる摩擦力に抗する大きな力が必要なので、冷媒の圧力
変動により高圧冷媒流路内の圧力が短時間上昇しても弁
が閉じきらず、大きな圧力変動に発展しない。したがっ
て、冷媒流路内の圧力変動がすぐに安定し、膨張弁が安
定した動作を維持することができる。

【００３６】しかも、弁座孔に連なる下流側の冷媒流路
を形成する孔の奥の部分に付勢手段を配置したので、特
別な加工等を必要とすることなく付勢手段を容易に配置
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の弁が大きく開いて
いる状態の膨張弁の縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の弁が大きく開いて
いる状態の部分拡大断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の弁が少し開いてい
る状態の膨張弁の縦断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の弁が少しく開いて
いる状態の部分拡大断面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の弁が閉じきってい
る状態の膨張弁の縦断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の弁が閉じきってい
る状態の部分拡大断面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の膨張弁の特性線図
である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の膨張弁の縦断面図
である。

【符号の説明】

１３ 高圧冷媒流路 １３ａ 入口側流路 １３ｂ 出口側流路 １５ 弁座孔 １６ 弁体 ２３ ロッド ３０ パワーエレメント ４４ バネ配置用孔 ４５ 摩擦用圧縮コイルバネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒が通る冷媒
   流路の途中を細く絞って形成された弁座孔に対して上流
   側から対向するように弁体を配置し、上記蒸発器から送
   り出される低圧冷媒の温度に対応して動作する感温部と
   上記弁体とを上記弁座孔内に緩く挿通されたロッドで連
   結して上記弁体を開閉動作させるようにした膨張弁にお
   いて、 上記弁座孔に連なる下流側の冷媒流路を形成する孔を上
   記ロッドの軸線とほぼ直角の向きに形成して、上記ロッ
   ドをその軸線に対して直角方向又は直角に近い角度方向
   に付勢する付勢手段を上記孔の奥の部分に配置したこと
   を特徴とする膨張弁。