JPH10253200A - 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、さらに、弁体を付
勢するスプリングの付勢力調整部からの冷媒の漏れが少
なく、強度上の問題も小さい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高圧
冷媒流路１３と、蒸発器１から送り出された低圧冷媒が
通る低圧冷媒流路１２とが同じ本体ブロック１１に形成
された膨張弁において、弁体１６が、高圧冷媒流路１３
の下流側から弁座１５に対向して配置され、ロッド２３
が、弁座より上流側の高圧冷媒流路１３を横切ってパワ
ーエレメント３０から弁体１６に達している。

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し、特に、蒸発
器に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧冷媒流路と、蒸発
器から送り出された低圧冷媒が通る低圧冷媒流路とが同
じ本体ブロックに形成された、いわゆる一体型の膨張弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧冷媒が通る高圧冷媒流路と低圧冷媒
が通る低圧冷媒流路とが同じ本体ブロックに形成された
一体型の膨張弁は、一般に、高圧冷媒流路の途中に形成
された弁座に高圧冷媒流路の上流側から対向して配置さ
れた弁体をスプリングによって閉弁方向に付勢してお
き、低圧冷媒流路内を通る冷媒の温度を感知して動作す
るパワーエレメントによってロッドを介して弁体を開弁
方向に付勢し、それによって弁開度を制御するようにな
っている。また、スプリングの付勢力を調整するための
調整部材が本体ブロックに対して外側から螺合して設け
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、上流側の冷媒圧力の上昇が、弁座
に対して上流側から対向配置された弁体に対して、弁体
を閉じさせ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】また、スプリングの付勢力を調整するため
の調整部材は、弁座より上流側の冷媒圧力が最も高い部
分で本体ブロックと螺合しているので、その部分から冷
媒が漏れやすいという問題と、螺合部の強度を確保する
ために本体ブロックの素材として金属など高強度のもの
を用いる必要があるという問題がある。

【０００６】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、さらに、弁体を付勢するスプリングの付勢力調整部
からの冷媒の漏れが少なく、強度上の問題も小さい膨張
弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【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
が通る高圧冷媒流路と、蒸発器から送り出された低圧冷
媒が通る低圧冷媒流路とが同じ本体ブロックに形成さ
れ、上記高圧冷媒流路の途中に形成された弁座に対向し
て配置された弁体がスプリングによって閉弁方向に付勢
されると共に、上記低圧冷媒流路内を通る冷媒の温度を
感知して動作するパワーエレメントによってロッドを介
して上記弁体が開弁方向に付勢され、それによって弁開
度が制御されるようにした膨張弁において、上記弁体
が、上記高圧冷媒流路の下流側から上記弁座に対向して
配置され、上記ロッドが、上記弁座より上流側の上記高
圧冷媒流路を横切って上記パワーエレメントから上記弁
体に達していることを特徴とする。

【０００８】なお、上記スプリングの付勢力を調整する
ための調整部材が、上記本体ブロックに対して外側から
螺合していてもよい。

【０００９】

【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の実施の形態を示し
ている。図中、１は蒸発器、２は圧縮機、３は凝縮器、
４は、凝縮器３の出口側に接続されて高圧の液体冷媒を
収容する受液器、１０は膨張弁であり、これらによって
冷凍サイクルが形成されており、例えば自動車の室内冷
房装置（カーエアコン）に用いられる。

【００１０】膨張弁１０の本体ブロック１１は、プラス
チック成形によって一体的に形成されていて、蒸発器１
から圧縮機２へ送り出される低温低圧の冷媒ガスを通す
ための低圧冷媒流路１２と、蒸発器１に送り込まれる高
温高圧の冷媒液を通して断熱膨張させるための高圧冷媒
流路１３とが形成されている。

【００１１】低圧冷媒流路１２は、入口側が蒸発器１の
出口に接続され、出口側が圧縮機２の入口に接続されて
いる。高圧冷媒流路１３は、入口側（上流側）流路１３
ａが受液器４の出口に接続され、出口側（下流側）流路
１３ｂが蒸発器１の入口に接続されている。

【００１２】低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３とは
平行に形成されており、これに垂直な貫通孔１４が低圧
冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３との間を貫通してい
る。また、低圧冷媒流路１２から外方に抜けるように、
貫通孔１４の延長線上に形成された開口部には、パワー
エレメント３０が取り付けられている。

【００１３】高圧冷媒流路１３の途中には、流路面積を
途中で狭く絞った形の、断面形状が円形の弁座孔１５が
中央部に形成されていて、その弁座孔１５に下流側から
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。

【００１４】そして、弁体１６と弁座孔１５の入口部テ
ーパ面（弁座）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１に到る下流
側の流路１３ｂ内において、高圧冷媒が断熱膨張する。

【００１５】したがって、高圧冷媒流路１３中であって
も、弁座孔１５より下流側の流路１３ｂ内の冷媒圧力
は、弁座孔１５より上流側の流路１３ａ内の冷媒圧力に
比べて格段に低い圧力になっている。

【００１６】弁体１６は、圧縮コイルスプリング１７に
よって下流側から弁座孔１５に接近する方向（即ち、閉
弁方向）に付勢されている。２０は、圧縮コイルスプリ
ング１７の一端と弁体１６とを受けるように配置された
受け部材である。

【００１７】圧縮コイルスプリング１７の他端側は、本
体ブロック１１に対して外側から螺合して取り付けられ
た調整ネジ部材１８に受けられており、調整ネジ部材１
８を外側から回転させて軸線方向に進退させることによ
って、圧縮コイルスプリング１７の付勢力を調整するこ
とができる。１９は、調整ネジ部材１８と本体ブロック
１１との隙間から外部に冷媒が漏れないようにシールを
するためのＯリングである。

【００１８】貫通孔１４内に挿通されたロッド２３は、
軸線方向に摺動自在に設けられていて、その上端はパワ
ーエレメント３０に達し、中間部分が低圧冷媒流路１２
と弁座孔１５より上流側の高圧冷媒流路１３ａとを垂直
に横切って、貫通孔１４内を通り、下端は弁体１６の頭
部に当接している。その結果、弁体１６が、パワーエレ
メント３０によってロッド２３を介して開弁方向に付勢
されている。

【００１９】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。なお、ロッド２３の端部を弁体１６に対して
溶接などによって固着してもよい。

【００２０】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からなるダイ
アフラム３２によって気密に囲まれている。そして、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。

【００２１】また、パワーエレメント３０内には、冷媒
流路１２，１３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て、ガス
封入用の注入孔は、栓３４によって閉塞されている。３
６はシール用のＯリングである。

【００２２】低圧冷媒流路１２とパワーエレメント３０
との間の不動部分には、熱伝導率の低いプラスチック材
などからなるブシュ３８が固定されていて、パワーエレ
メント３０側への低圧冷媒の回り込みが規制されてい
る。

【００２３】ただしブシュ３８には、低圧冷媒流路１２
とパワーエレメント３０側とを連通させるための通気溝
４０が貫通して穿設されているので、低圧冷媒流路１２
を流れる低圧冷媒が、通気溝４０を通ってパワーエレメ
ント３０側へ少量だけ回り込む。その結果、低圧冷媒流
路１２内を流れる冷媒の温度が、ゆっくりとパワーエレ
メント３０に伝達される。

【００２４】ブシュ３８からキノコの茎状に下方に延び
た部分は、ロッド２３をガイドするロッドガイド４２に
なっていて、低圧冷媒流路１２内を貫通している。そし
て、ロッドガイド４２の先端は貫通孔１４内に嵌挿され
ていて、ロッド２３と貫通孔１４との嵌合面をシールす
るためのＯリング２４が、貫通孔１４の途中に形成され
た段部１４ａとロッドガイド４２の先端面との間に挟ま
れる状態に配置されている。

【００２５】このように構成された膨張弁においては、
低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が下がる
と、ダイアフラム３２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。

【００２６】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１に送り込まれる冷媒の流
量が減る。

【００２７】低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温
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１に送り込まれる高圧冷媒の
流量が増える。

【００２８】そして、本発明の膨張弁は、弁体１６が高
圧冷媒流路１３の下流側から弁座孔１５に対向している
ので、受液器４に接続されている上流側の高圧冷媒流路
１３ａ内の冷媒圧力が変動して上昇したとき、その圧力
上昇は弁体１６を開く方向に作用する。したがって、上
流側の高圧冷媒流路１３ａ内の異常高圧はすぐに降下し
て圧力変動が解消し、膨張弁が安定した作動をする。

【００２９】また調整ネジ部材１８は、冷媒がある程度
断熱膨張をして圧力が低下した弁座孔１５より下流側の
流路１３ｂ部分にあるので、Ｏリング１９部分から外部
への冷媒漏れのおそれが少なく、又、調整ネジ部材１８
と本体ブロック１１との螺合部にかかる圧力が低いの
で、本体ブロック１１をプラスチック成形品で形成して
も破損せず、容易にプラスチック化することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、高圧冷媒流路と低圧冷
媒流路とが同じ本体ブロックに形成された一体型の膨張
弁において、弁体が高圧冷媒流路の下流側から弁座に対
向して配置されているので、高圧冷媒流路の上流側の冷
媒の圧力が変動して上昇しても、その力は開弁方向に作
用してさらなる圧力上昇を招かないので安定した動作を
維持することができる。

【００３１】また、弁体を弁座に向けて付勢するスプリ
ングの付勢力を調整するための調整部材が、冷媒が断熱
膨張を始めて圧力がある程度低下した位置にあるので、
付勢力調整部からの冷媒の漏れが少なくて、螺合部の強
度上の問題も小さく、本体ブロックのプラスチック化等
も容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の膨張弁の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 膨張弁 １１ 本体ブロック １２ 低圧冷媒流路 １３ 高圧冷媒流路 １３ａ 高圧冷媒流路の上流側流路 １３ｂ 高圧冷媒流路の下流側流路 １５ 弁座孔 １６ 弁体 １７ 圧縮コイルスプリング １８ 調整ネジ部材 １９ Ｏリング ２３ ロッド ３０ パワーエレメント

Claims (2)

【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高圧
   冷媒流路と、蒸発器から送り出された低圧冷媒が通る低
   圧冷媒流路とが同じ本体ブロックに形成され、上記高圧
   冷媒流路の途中に形成された弁座に対向して配置された
   弁体がスプリングによって閉弁方向に付勢されると共
   に、上記低圧冷媒流路内を通る冷媒の温度を感知して動
   作するパワーエレメントによってロッドを介して上記弁
   体が開弁方向に付勢され、それによって弁開度が制御さ
   れるようにした膨張弁において、 上記弁体が、上記高圧冷媒流路の下流側から上記弁座に
   対向して配置され、上記ロッドが、上記弁座より上流側
   の上記高圧冷媒流路を横切って上記パワーエレメントか
   ら上記弁体に達していることを特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】上記スプリングの付勢力を調整するための
   調整部材が、上記本体ブロックに対して外側から螺合し
   ている請求項１記載の膨張弁。