JPH11108505A - 膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を、非常
に簡単でコストのかからない構造によって任意に止める
ことができる膨張弁を提供すること。 【解決手段】可動鉄芯５３に軸線方向に穿設された貫通
孔５３ａ内にロッド６１が進退自在に挿通され、電磁ソ
レノイド５０への電力投入によって可動鉄芯５３が弁体
２５から遠ざかる方向に移動する際にロッド６１を全閉
用スプリング６０の付勢力に抗して押すための当接部が
設けられている。

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、高圧冷媒を、蒸
発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して流
量を可変させつつ断熱膨張させながら蒸発器に送り込ま
せる膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】高級乗用車の空調装置（カーエアコン）
などにおいては、車室内を冷房するための蒸発器を前席
用と後席用とにそれぞれ独立して設けたものがある。

【０００３】そのようなカーエアコンにおいて、冷房が
必要な場合には、前席用の蒸発器は常に作動させ、後席
用の蒸発器は必要なときだけ作動させられるようにする
ことが望ましい。

【０００４】図７は、そのような使い方が可能な従来の
冷凍サイクルを示している。１は圧縮機、２は凝縮器で
あり、二つの蒸発器３，４が並列に配置されている。各
蒸発器３，４の冷媒入口部分には、それぞれ膨張弁１
０，２０が配置されている。

【０００５】そして、後席用の蒸発器４に連通する側の
冷媒流路にだけ、電磁ソレノイド６によって開閉される
電磁弁７が設けられている。したがって、電磁ソレノイ
ド６をオン／オフさせることによって、後席用の蒸発器
４への高圧冷媒流路を任意に開閉することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
装置構成では、膨張弁２０とは別にそれと直列に電磁弁
７を配置しなければならないので、部品コスト及び組み
立てコストがかかって、装置が高価なものになってしま
う欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、蒸発器に送り込まれる高
圧冷媒の流量を、非常に簡単でコストのかからない構造
によって任意に止めることができる膨張弁を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【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、蒸発器に入る直前の高圧冷媒の
流量を可変するための弁体と、上記弁体の開度を上記蒸
発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して制
御するためのパワーエレメント部と、上記パワーエレメ
ント部の状態にかかわりなくロッドを介して上記弁体を
全閉状態にするように付勢するための全閉用スプリング
と、電力投入により駆動される可動鉄芯の移動によって
上記弁体が上記全閉用スプリングの付勢力を受けない状
態にするための電磁ソレノイドとが設けられ、上記可動
鉄芯に軸線方向に穿設された貫通孔内に上記ロッドが進
退自在に挿通され、上記電磁ソレノイドへの電力投入に
よって上記可動鉄芯が上記弁体から遠ざかる方向に移動
する際に上記ロッドを上記全閉用スプリングの付勢力に
抗して押すための当接部が設けられていることを特徴と
する。

【０００９】なお、上記弁体が、上記全閉用スプリング
とは別の付勢部材によって閉じ方向に付勢されると共
に、上記パワーエレメント部が上記付勢部材をその付勢
力に抗して押すように配置されていて、上記全閉用スプ
リングが、上記付勢部材と干渉せずに上記弁体を付勢す
るように配置されていてもよい。

【００１０】

【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６は、乗用車の空調装置（カーエアコ
ン）の冷房用に用いられる冷凍サイクルを示している。
ただし本発明は、自動車用以外の冷凍サイクルに用いら
れる膨張弁に適用してもよい。

【００１１】１は圧縮機、２は凝縮器である。前席冷房
用の蒸発器３と後席冷房用の蒸発器４とは冷媒流路に並
列に接続されており、その各々の冷媒入口の直前に膨張
弁１０，２０が接続されている。

【００１２】このうち、前席冷房用の蒸発器３に接続さ
れた膨張弁１０は通常の温度式膨張弁である。後席冷房
用の蒸発器４に接続された膨張弁２０は、通常は全閉状
態になっており、電磁ソレノイド５０に通電することに
よって、通常の温度式膨張弁として作用するようにな
る。

【００１３】図１、図２及び図３は、後席冷房用の蒸発
器４に接続された膨張弁２０を示しており、図１と図２
は電磁ソレノイド５０に通電されている状態、図３は電
磁ソレノイド５０に通電されていない状態を示してい
る。

【００１４】２１は、膨張弁２０の本体ブロックであ
り、高圧冷媒液が送り込まれてくる冷媒入口路２２と、
蒸発器４の入口に接続された冷媒出口路２３とが両端に
形成されている。

【００１５】冷媒入口路２２と冷媒出口路２３との間の
細く絞られた冷媒流路の出口側の部分には、テーパ状の
弁座２４が形成されている。そして、球状の弁体２５
が、冷媒出口路２３側から弁座２４に対向して配置され
ている。

【００１６】したがって、弁体２５が弁座２４に対して
密接している状態では、蒸発器４に送り込まれる高圧冷
媒の流量がゼロになり、弁体２５が弁座２４から離れた
状態では、その狭い隙間部分が絞り部となって、高圧冷
媒が断熱膨張しながら蒸発器４に送り込まれる。

【００１７】２６は、弁体２５を弁座２４に押し付ける
方向に付勢する圧縮コイルスプリングである。その圧縮
コイルスプリング２６の一端側は、本体ブロック２１に
対して螺合するばね受け２７で受けられており、組み立
て時にばね受け２７を回転させることによって、弁体２
５に作用する圧縮コイルスプリング２６の付勢力を調整
することができる。

【００１８】圧縮コイルスプリング２６の他端側は、弁
体２５と圧縮コイルスプリング２６との間に介装された
弁受け部材２８によって受けられている。弁体２５と弁
受け部材２８とは固着されておらず、弁体２５は弁座２
４と弁受け部材２８とで囲まれる空間中に自由な状態で
位置している。

【００１９】弁受け部材２８の中心軸線位置には、圧縮
コイルスプリング２６の軸線と一致する方向に貫通孔２
９が穿設されており、弁体２５はその貫通孔２９の開口
端部分に軽く嵌まって位置決めされた状態になってい
る。

【００２０】そして、弁体２５に加わる冷媒圧力は、冷
媒出口路２３側より冷媒入口路２２側の方が高いので、
弁体２５は、貫通孔２９の開口端部分に押し付けられた
状態で落ち着いている。

【００２１】３０は、蒸発器４から送り出される低圧冷
媒の温度変化に対応して、弁体２５の開度を機械的に制
御するためのパワーエレメント部である。パワーエレメ
ント部３０には、一つの面が可撓性のあるダイアフラム
３１によって封止された圧力室３２が形成されている。

【００２２】圧力室３２は、蒸発器４の出口側配管の温
度を感知する感温筒（図示せず）に細管３３を介して連
通しており、それらの中には冷媒ガス又はそれと類似の
ガスが封入されている。その結果、圧力室３２内の圧力
は、蒸発器４から送り出される低圧冷媒の温度に対応し
て変化する。

【００２３】ダイアフラム３１の裏面部分を受けるよう
に配置された受け盤３４と弁受け部材２８との間には、
可動ロッド３５が軸線方向に進退自在に介装されてい
る。可動ロッド３５は、一本しか図示されていないが、
実際には例えば１２０°間隔に三本配置されている。

【００２４】このように構成された膨張弁２０において
は、冷媒入口路２２から送り込まれた高圧冷媒が、断熱
膨張しながら冷媒出口路２３から蒸発器４に送り込まれ
る。そして、蒸発器４から送り出される低圧冷媒の温度
にしたがって変化する圧力室３２の圧力変化が、可動ロ
ッド３５を介して弁受け部材２８に伝達される。

【００２５】その結果、圧力室３２内の圧力と圧縮コイ
ルスプリング２６との付勢力との均衡する位置で弁受け
部材２８が静止して、弁体２５と弁座２４との間の隙間
の広さが変化し、それによって、蒸発器４に送り込まれ
る冷媒の流量が変化する。

【００２６】弁体２５を間に挟んでパワーエレメント部
３０と反対側の位置には、電磁ソレノイド５０が配置さ
れている。５１は電磁コイル、５６は、電磁コイルに電
力を供給するためのリード線である。

【００２７】端部に固定鉄芯５２が嵌め込まれたスリー
ブ５８内には、可動鉄芯５３が軸線方向に進退自在に嵌
挿されており、リード線５６を介して電磁コイル５１に
電流を流すことによって、可動鉄芯５３に推力が作用す
る。５４はシール用のＯリングである。

【００２８】可動鉄芯５３には、軸線位置に貫通孔５３
ａが穿設されていて、その固定鉄芯５２に面する側の口
元部分には、貫通孔５３ａより径の太い座繰り孔５３ｂ
が形成されている。５３ｃは、その座繰り孔５３ｂの底
面によって形成された段部である。

【００２９】６０は、全閉用可動ロッド６１を介して弁
体２５を強制的に弁座２４に押し付けるように付勢する
ための全閉用圧縮コイルスプリングであり、可動鉄芯５
３の座繰り孔５３ｂ内に配置されている。

【００３０】全閉用圧縮コイルスプリング６０の固定端
側は固定鉄芯５２によって受けられており、他端側は、
全閉用可動ロッド６１に突設された鍔部６１ａによって
受けられている。

【００３１】全閉用可動ロッド６１は、可動鉄芯５３に
穿設された貫通孔５３ａ内に軸線方向に進退自在に緩く
嵌挿されている。ただし、座繰り孔５３ｂ内にある全閉
用可動ロッド６１の鍔部６１ａは、貫通孔５３ａの径よ
り大きく形成されていて、全閉用圧縮コイルスプリング
６０によって段部５３ｃに押し付けられた状態になって
いる。

【００３２】全閉用可動ロッド６１の他端側は、弁受け
部材２８に形成された貫通孔２９内に緩く嵌挿されてお
り、その端面は、円錐状に凹んで形成されていて、弁体
２５の近くに達している。

【００３３】このような構成により、電磁コイル５１に
通電された状態では、図１及び図２に示されるように、
可動鉄芯５３が固定鉄芯５２側に引き寄せられるので、
全閉用圧縮コイルスプリング６０が圧縮されると共に全
閉用可動ロッド６１が弁体２５から引き離され、パワー
エレメント部３０の状態にかかわりなく、全閉用圧縮コ
イルスプリング６０の付勢力が弁体２５に作用しない状
態になる。

【００３４】その結果、弁体２５は、蒸発器４から送り
出される低圧冷媒の温度変化に対応して動作するパワー
エレメント部３０によって駆動され、膨張弁２０が、図
１に示される閉弁状態及び図２に示される開弁状態のご
とく、通常の温度式膨張弁として動作する。

【００３５】そして、電磁コイル５１への通電を止める
と、図３に示されるように、可動鉄芯５３が固定鉄芯５
２側に引き寄せられないフリーの状態になるので、全閉
用圧縮コイルスプリング６０の付勢力によって全閉用可
動ロッド６１が弁体２５側に移動し、全閉用可動ロッド
６１を介して弁体２５が弁座２４に押し付けられる。

【００３６】その動作の際に、可動鉄芯５３と全閉用可
動ロッド６１とが固着されておらず、全閉用可動ロッド
６１は可動鉄芯５３の貫通孔５３ａに緩く嵌挿されてい
ることから、可動鉄芯５３の質量は弁体２５を弁座２４
に押し付ける慣性力に加わらない。

【００３７】したがって、全閉用圧縮コイルスプリング
６０の付勢力によって弁体２５が弁座２４に当接する際
には、大きな打撃音が発生することなく静かに全閉状態
になる。６３は、この動作の際に可動鉄芯５３の移動を
止めるためのストッパである。

【００３８】このようにして、全閉用圧縮コイルスプリ
ング６０の付勢力によって弁体２５が弁座２４に押しつ
けられると、パワーエレメント部３０の状態にかかわり
なく弁体２５が完全に閉じた全閉状態になり、電磁コイ
ル５１に通電しない限り蒸発器４に冷媒が流入しない。

【００３９】図４は本発明の第２の実施の形態の後席冷
房用膨張弁２０を示しており、弁体２５の開閉方向に冷
媒の圧力が作用しないようにした点だけが第１の実施の
形態の膨張弁２０と相違する。弁体２５を強制的に全閉
にするための可動鉄芯５３の構造等は、第１の実施の形
態と同じである。

【００４０】図４は、電磁ソレノイド５０がオフの強制
的全閉状態を示しており、図５は、電磁ソレノイド５０
がオンで弁体２５が開いている状態を部分的に拡大して
示している。

【００４１】弁体２５は冷媒入口路２２に面する中間部
分を細く形成した棒状体であり、弁座２４を口元とする
均一な内径の細長い孔７１内に、軸線方向に進退自在に
配置されている。

【００４２】その孔７１の一端は弁座２４部分において
冷媒出口路２３に開口し、他端は、可動ロッド３５が通
された孔及び受け盤３４が収容された空間等を介して冷
媒出口路２３に連通している。

【００４３】したがって、孔７１の両端には各々冷媒出
口路２３内の冷媒圧力が均等に作用して、冷媒圧力の変
動が弁体２５の開閉には全く影響しないので、冷媒入口
路２２内の高圧冷媒の圧力が異常に高くなったような場
合でも、それによって弁体２５が開かれてしまうことが
ない。

【００４４】弁体２５は、弁座２４に面する部分ではテ
ーパ状に徐々に太くなっており、そのテーパ部分と弁座
２４との位置関係が変わることによって冷媒の流路断面
積が変化する。

【００４５】冷媒出口路２３側から弁座２４に当接する
ように弁体２５に取り付けられたシール部材７２は、弁
座２４に押し付けられることにより冷媒流路を完全に閉
塞して全閉状態を確保する。７３は、シール部材７２を
弁体２５に固定するための受け部材である。

【００４６】弁体２５の他端側には、孔７１内に嵌合す
るスプリング受け７４が取り付けられていて、そのスプ
リング受け７４と受け盤３４との間に素線径の細い圧縮
コイルスプリング７５が介装されている。

【００４７】７６は、受け盤３４が配置された空間側と
冷媒入口路２２との間をシールするための薄いシート状
のシール部材であり、例えばシリコンゴム等のような柔
軟な部材によってドーナツ状に形成されている。

【００４８】シール部材７６は、孔７１の直径に比べて
大きく形成されていて、スプリング受け７４と弁体２５
とに挟まれた状態に配置されている。そしてシール部材
７６を挟み付ける部分では、スプリング受け７４は孔７
１に嵌合する太さに形成されているが、冷媒入口路２２
寄りに位置する弁体２５の方は孔７１の内径より細く形
成されている。

【００４９】その結果、シール部材７６の外縁部は、図
５に示されるように高圧冷媒が通る冷媒入口路２２に向
かう方向にだけ折れ曲がり、冷媒入口路２２から低圧部
側への冷媒の漏洩を完全に防止することができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、温度式膨張弁の弁体自
体を強制的に全閉状態にすることができるので、蒸発器
に送り込まれる高圧冷媒の流量を、非常に簡単でコスト
のかからない構造によって任意に止めることができ、し
かも全閉状態になる際の弁体の着座音が小さくて静粛性
に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の膨張弁の電磁ソレ
ノイドがオンであって閉弁状態の縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の膨張弁の電磁ソレ
ノイドがオンであって開弁状態の縦断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の膨張弁の電磁ソレ
ノイドがオフの強制的全閉状態の縦断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の膨張弁の電磁ソレ
ノイドがオフの強制的全閉状態の縦断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の膨張弁の電磁ソレ
ノイドがオンであって開弁状態の部分拡大断面図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態の冷凍サイクルの略示図で
ある。

【図７】従来の冷凍サイクルの略示図である。

【符号の説明】

４ 蒸発器 ２０ 膨張弁 ２４ 弁座 ２５ 弁体 ３０ パワーエレメント部 ５０ 電磁ソレノイド ５３ 可動鉄芯 ５３ａ 貫通孔 ６０ 全閉用圧縮コイルスプリング ６１ 全閉用可動ロッド ６１ａ 鍔部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器に入る直前の高圧冷媒の流量を可変
   するための弁体と、上記弁体の開度を上記蒸発器から送
   り出される低圧冷媒の温度変化に対応して制御するため
   のパワーエレメント部と、上記パワーエレメント部の状
   態にかかわりなくロッドを介して上記弁体を全閉状態に
   するように付勢するための全閉用スプリングと、電力投
   入により駆動される可動鉄芯の移動によって上記弁体が
   上記全閉用スプリングの付勢力を受けない状態にするた
   めの電磁ソレノイドとが設けられ、 上記可動鉄芯に軸線方向に穿設された貫通孔内に上記ロ
   ッドが進退自在に挿通され、上記電磁ソレノイドへの電
   力投入によって上記可動鉄芯が上記弁体から遠ざかる方
   向に移動する際に上記ロッドを上記全閉用スプリングの
   付勢力に抗して押すための当接部が設けられていること
   を特徴とする膨張弁。
2. 【請求項２】上記弁体が、上記全閉用スプリングとは別
   の付勢部材によって閉じ方向に付勢されると共に、上記
   パワーエレメント部が上記付勢部材をその付勢力に抗し
   て押すように配置されていて、上記全閉用スプリング
   が、上記付勢部材と干渉せずに上記弁体を付勢するよう
   に配置されている請求項１記載の膨張弁。