JPH11325307A - 温度膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合成樹脂製のハウジング本体の成形型構造を
複雑にせずに、金属製の弁座部材の配置を高精度に設定
でき、しかも弁口径を容易に変更可能とする。 【解決手段】 ハウジング本体２１に貫通冷媒通路３３
を有し、貫通冷媒通路３３を流れる冷媒の温度がハウジ
ング本体２１に取り付けられたダイヤフラム装置７３の
上部圧力室８１に伝達されることによりダイヤフラム装
置７３が発生する付勢力と対抗ばね６３のばね荷重との
平衡関係によって弁体５７を駆動し、固定配置の弁座部
４７に対する弁体５７のリフト量により決まる弁開度を
調整して冷媒流量を制御する冷凍・冷蔵サイクル装置用
の温度膨張弁において、ハウジング本体２１を合成樹脂
により構成し、ハウジング本体２１に対して着脱可能な
金属製のカートリッジケース３９の内部に弁座部４７を
組み込んで金属製とし、カートリッジケース３９の内部
に弁体を配置する。

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、温度膨張弁に関
し、さらに詳細には、冷凍・冷蔵サイクル装置における
蒸発器の温度負荷量に相応して循環冷媒流量を制御し、
蒸発器出口側の冷媒の過熱度を所定値に保つために使用
される温度膨張弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷凍・冷蔵サイクル装置では、
温度膨張弁によって蒸発器の温度負荷量に相応して凝縮
器より蒸発器へ流れる循環冷媒流量を制御し、この流量
制御によって蒸発器出口側の冷媒の過熱度を所定値に保
つことが行われている。

【０００３】自動車用の空調装置に用いるために小型化
を図った温度膨張弁として、ハウジング本体に貫通冷媒
通路を有し、貫通冷媒通路を流れる冷媒の温度がハウジ
ング本体に取り付けられたダイヤフラム装置の圧力室に
伝達されることにより、貫通冷媒通路を流れる冷媒の温
度に応じてダイヤフラム装置が発生する付勢力と対抗ば
ねのばね荷重との平衡関係によって、ハウジング本体内
の弁体を駆動し、ハウジング本体内に固定配置された弁
座部に対する弁体のリフト量により決まる弁開度（絞り
度）を調整して冷媒流量を制御し、蒸発器出口側の冷媒
の過熱度を所定値に保つように構成されたものが知られ
ている。

【０００４】上述のような温度膨張弁では、ハウジング
本体が、金属材料等、熱伝導率がよい材料により構成さ
れていると、雰囲気温度によってハウジング本体が高温
になると、その熱がダイヤフラム装置の圧力室に伝わ
り、ダイヤフラム装置が蒸発器出口側の冷媒温度より高
い温度によって駆動されるようになり、蒸発器に流入す
る冷媒流量の制御が正確に行われなくなる。

【０００５】このことは、エンジンの発熱等により高温
になるエンジンルーム内に設置される自動車用空調装置
の温度膨張弁において、特に顕著なものなり、温度膨張
弁による冷媒流量制御不良により、蒸発器出口側の冷媒
の過熱度を所定値に保つことができなくなり、冷房効率
が低下する。

【０００６】また、ハウジング本体が、金属材料等、熱
伝導率がよい材料により構成されていると、蒸発器出口
側の冷媒が流れる貫通冷媒通路の部分と、弁体と弁座部
とによる冷媒計量部との間の熱遮断が充分に行われない
ことにより、ダイヤフラム装置は蒸発器に流入する冷媒
温度の影響も受け、蒸発器に流入する冷媒流量の制御が
正確に行われなくなり、冷房効率が低下する。

【０００７】上述のような問題点を解決するために、ハ
ウジング本体を熱伝導率が低い合成樹脂により構成し、
耐久性確保のために、弁座部材を金属により構成し、イ
ンサート成形により弁座部材をハウジング本体に固定設
置することが既に提案されており、この構造の温度膨張
弁は特開平９−８９１５４号公報に示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平９−８９１５４
号公報に示されている温度膨張弁は、一応、所期の目的
を達成するが、インサート成形により弁座部材をハウジ
ング本体に固定設置しているため、ハウジング本体を成
形するための成形型構造が複雑なものになり、弁座部材
はハウジング本体の中央部に配置されるから、３方移動
構造の金型では、インサート成形品である弁座部材の成
形時の保持が難しくなり、また成形型構造が複雑なた
め、成形時間がかかり、生産性が上がらない。

【０００９】また、成形型におけるインサート成形品の
保持には離型性を考慮する必要があり、インサート成形
品保持のがたを零に設定することできないから、成形型
におけるインサート成形品の位置決め精度、ついてはハ
ウジング本体におけるインサート成形品の位置決め精度
を高めることが難しく、弁座部材の配置位置誤差によ
り、冷媒流量の計量誤差が生じる。

【００１０】また、インサート成形により弁座部材をハ
ウジング本体に固定設置されているため、弁口径を変更
して膨張弁の能力を変更したい場合には、ハウジング本
体ごと、全体を取り変える必要がある。

【００１１】また、従来の温度膨張弁では、温度膨張弁
に流入する液冷媒に気泡が混入していると、弁体と弁座
部材とによる弁絞り部において、気泡の潰れに起因する
騒音が発生すると云う不具合がある。

【００１２】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、この発明の第１の目的は、合成樹
脂製のハウジング本体と金属製の弁座部材を使用する温
度膨張弁において、ハウジング本体の成形型構造を複雑
にすることがなく、弁座部材の配置位置を高精度に設定
でき、しかもハウジング本体ごと全体を取り変えること
なく弁口径の変更を行える温度膨張弁を提供することに
ある。

【００１３】また、この発明の第２の目的は、弁絞り部
における気泡の潰れに起因する騒音の発生も回避できる
温度膨張弁を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の第１の目的を達成
するために、請求項１に記載の発明による温度膨張弁
は、ハウジング本体に貫通冷媒通路を有し、前記貫通冷
媒通路を流れる冷媒の温度が前記ハウジング本体に取り
付けられたダイヤフラム装置の圧力室に伝達されること
により、前記貫通冷媒通路を流れる前記冷媒の温度に応
じて前記ダイヤフラム装置が発生する付勢力と対抗ばね
のばね荷重との平衡関係によって、前記ハウジング本体
内の弁体を駆動し、該ハウジング本体内に固定配置され
た弁座部に対する前記弁体のリフト量により決まる弁開
度を調整して冷媒流量を制御する温度膨張弁において、
前記ハウジング本体が合成樹脂により構成され、前記ハ
ウジング本体に対して着脱可能に構成された金属製のカ
ートリッジケースを備えており、前記カートリッジケー
スの内部に、金属製の前記弁座部が組み込まれていると
共に、前記カートリッジケースを前記ハウジング本体に
装着した状態で、前記弁体が前記弁座部に接離可能に配
置されることを特徴とするものである。

【００１５】また、上述の第２の目的を達成するため
に、請求項２に記載の発明による温度膨張弁は、前記ハ
ウジング本体に冷媒入口通路と冷媒出口通路とが形成さ
れ、前記弁座部が、前記カートリッジケースを前記ハウ
ジング本体に装着した状態で前記冷媒出口通路と連通す
るように構成されており、前記カートリッジケースに、
該カートリッジケースを前記ハウジング本体に装着した
状態で前記冷媒入口通路と連通する冷媒流入孔を有して
いて、前記弁座部に対する前記弁体の接離により、前記
冷媒流入孔と前記冷媒出口通路との間が開放、閉塞され
ると共に、前記ハウジング本体と前記カートリッジケー
スとの少なくとも一方に、前記冷媒入口通路内の冷媒に
混入した気泡の、前記冷媒流入孔を介して前記カートリ
ッジケースの内部への進入を阻止する気泡貯留部が形成
されているものである。

【００１６】請求項１に記載の発明による温度膨張弁で
は、ハウジング本体は合成樹脂により構成され、金属製
の弁座部が金属製のカートリッジケースの一部として形
成され、このカートリッジケースがハウジング本体に着
脱可能に装着されることから、弁座部を金属化しても、
インサート成形によらずにハウジング本体に精度よく位
置決めすることが可能となり、その上、弁座部の交換が
可能となることから、弁口径の変更を容易にすることが
可能となる。

【００１７】請求項２に記載の発明による温度膨張弁で
は、ハウジング本体とカートリッジケースとの少なくと
も一方に形成された気泡貯留部により、冷媒入口通路内
の冷媒に混入した気泡の、冷媒流入孔を介してカートリ
ッジケースの内部への進入を阻止されることから、弁絞
り部、即ち、弁体が接離する弁座部に、騒音の発生の要
因となる気泡が達することがないようにすることが可能
となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１はこの発明による温
度膨張弁を含む冷凍・冷蔵システム装置の一つの実施の
形態を示している。冷凍・冷蔵システム装置は、通常の
冷凍・冷蔵システム装置と同等に、圧縮機１、凝縮器
（コンデンサ）３、レシーバ５、温度膨張弁７、蒸発器
（エバポレータ）９を有し、これらは冷媒管１１、１
３、１５、１７、１９ａ、１９ｂによりループ接続され
ている。

【００２０】温度膨張弁７のハウジング本体２１は、入
口ポート２３、冷媒入口通路２５、出口ポート２７、冷
媒出口通路２９、連通通路３１、貫通冷媒通路３３、カ
ートリッジ装着孔３５とを有し、全体をＰＰＳ樹脂等の
合成樹脂による成形品による構成されている。

【００２１】入口ポート２３にはレシーバ５よりの冷媒
管１５が接続され、出口ポート２７には蒸発器９への冷
媒管１７が接続され、貫通冷媒通路３３の両側には冷媒
管１９ａ、１９ｂが接続されている。これにより、貫通
冷媒通路３３には蒸発器出口側の冷媒が流れる。

【００２２】ハウジング本体２１のカートリッジ装着孔
３５には弁体・弁座カートリッジ３７のカートリッジケ
ース３９が交換可能に差し込み装着される。

【００２３】カートリッジケース３９は、全体を金属に
より構成され、図２によく示されているように、円筒状
をなし、外周面に形成されたねじ部４１によってハウジ
ング本体２１に直接にねじ止めされている。カートリッ
ジケース３９の端面部４３には切削加工等により弁孔４
５を画定する弁座部４７が形成されており、弁孔４５
は、一方において連通通路３１、冷媒出口通路２９を経
て出口ポート２７と連通し、他方においてカートリッジ
ケース３９の内部空間４９に連通している。

【００２４】カートリッジケース３９の側周面５１には
冷媒流入孔５３が貫通形成されており、冷媒流入孔５３
はカートリッジ装着孔３５とカートリッジケース３９と
の間隙による円環状空隙５５を介して冷媒入口通路２５
と連通している。冷媒流入孔５３の開口面積は冷媒入口
通路２５の通路横断面積より小さくなっている。なお、
円環状空隙５５があることにより、冷媒流入孔５３は必
ずしも冷媒入口通路２５と向かい合う位置に位置してい
る必要はない。

【００２５】カートリッジケース３９の内部空間（弁
室）４９には鋼球による弁体５７が設けられている。弁
体５７は弁座部４７に着座することにより弁孔４５を閉
じ、弁座部４７よりの離間量（リフト量）により開弁量
（絞り度）を定量的に制御する。

【００２６】カートリッジケース３９の内部空間４９に
は、カートリッジケース３９に調節可能にねじ止めされ
たアジャスタブルばねリテーナ５９と、弁体側ばねリテ
ーナ６１と、アジャスタブルばねリテーナ５９と弁体側
ばねリテーナ６１との間に設けられた対抗ばね６３とが
設けられている。対抗ばね６３は、所定の予荷重を与え
られた状態でアジャスタブルばねリテーナ５９と弁体側
ばねリテーナ６１との間に設けられ、上向きのばね荷重
によって弁孔４５を閉弁方向に付勢している。

【００２７】カートリッジケース３９の端面部４３には
高圧側（冷媒入口通路２５側）と低圧側（連通通路３１
側）とを気密遮断するためのＯリング６５が、カートリ
ッジケース３９の外周部にはハウジング本体２１とカー
トリッジケース３９との気密のためのＯリング６７が、
アジャスタブルばねリテーナ５９の外周部にはカートリ
ッジケース３９とアジャスタブルばねリテーナ５９との
気密のためのＯリング６９が各々設けられている。

【００２８】図１に示されているように、ハウジング本
体２１にはＯリング７１を介してダイヤフラム装置７３
が気密装着されている。ダイヤフラム装置７３は、互い
に気密連結された上部ダイヤフラムケース７５と下部ダ
イヤフラムケース７７とを有し、上部ダイヤフラムケー
ス７５と下部ダイヤフラムケース７７の内部にダイヤフ
ラム７９が張られてあり、ダイヤフラム７９の上下両側
に上部圧力室８１、下部圧力室８３が画定されている。

【００２９】上部圧力室８１には冷媒管１１、１３、１
５、１７、１９ａ、１９ｂを流れる冷媒と同じ冷媒が封
入管８５によって封入されている。封入管８５は冷媒封
入後に封止される。

【００３０】下部圧力室８３には上下動可能に支持され
てダイヤフラム７９により上下駆動されるピストン８７
が設けられている。ピストン８７には貫通冷媒通路３３
を上下に横切って延在する感温棒８９が一体に設けられ
ている。

【００３１】感温棒８９が貫通冷媒通路３３を流れる蒸
発器９よりの冷媒流中に曝されることにより、蒸発器９
よりの冷媒の温度（蒸発器出口冷媒温度）が感温棒８９
よりピストン８７、ダイヤフラム７９を経て上部圧力室
８１内の冷媒に伝達され、上部圧力室８１の冷媒圧力が
蒸発器９の出口側の冷媒温度に相応して変化する。

【００３２】感温棒８９には冷媒出口通路２９側と貫通
冷媒通路３３とを気密遮断するためのＯリング９１が設
けられている。

【００３３】ハウジング本体２１は連結棒９３を上下動
可能に支持している。連結棒９３は、連通通路３１を貫
通し、上端にて感温棒８９と当接し、下端にて弁体５７
に当接しており、ピストン８７、感温棒８９の動きを弁
体５７に伝え、弁体５７を対抗ばね６３のばね力に抗し
て押し下げ、弁体５７を開弁駆動する。

【００３４】上述の構造により、弁体５７は、上部圧力
室８１内の冷媒圧力による開弁力と、対向ばね６３のに
よる閉弁力との平衡関係によって開弁量を設定される。
これにより、温度膨張弁７は、蒸発器９の温度負荷量に
相応して開弁量を設定され、蒸発器９の温度負荷量に相
応して凝縮器３より蒸発器９へ流れる循環冷媒流量を制
御し、蒸発器出口側の冷媒の過熱度を規定値に保つ。

【００３５】上述の構造による温度膨張弁７では、ハウ
ジング本体２１が合成樹脂により構成され、金属材料等
に比して熱伝導率が悪いことにより、雰囲気温度によっ
てハウジング本体２１が高温になり難く、雰囲気温度が
ハウジング本体２１よりの熱伝導によりダイヤフラム装
置７３の上部圧力室８１に伝わり難くなり、また蒸発器
出口側の冷媒が流れる貫通冷媒通路３３の部分と、弁体
５７と弁座部４７とによる冷媒計量部との間の熱遮断が
行われ、ダイヤフラム装置７３が蒸発器９に流入する冷
媒温度の影響を受けることがなくなり、温度膨張弁７に
よる循環冷媒流量を制御が正確に行われる。

【００３６】ハウジング本体２１が合成樹脂により構成
されていても、弁座部４７は金属製であるから、弁座部
４７の耐久性が確保される。また、弁座部４７はカート
リッジケース３９の一部に切削加工等により形成されか
ら、これの位置精度は、インサート成形による場合より
も高精度になり、弁座部４７の弁座部材の配置位置誤差
による冷媒流量の計量誤差が低減する。また、インサー
ト成形でないことにより、ハウジング本体２１の成形型
構造が複雑なものになることがない。

【００３７】カートリッジケース３９による弁体・弁座
カートリッジ３７の交換により、ハウジング本体２１ご
と全体を取り変えることなく弁口径の変更を容易に行う
ことができ、温度膨張弁７の能力変更、弁口径が異なる
多種生産に対して、容易に、生産性よく低コストで対応
できる。

【００３８】また、カートリッジケース３９に形成され
ている冷媒流入孔５３の開口面積が冷媒入口通路２５の
通路横断面積より小さいことにより、カートリッジケー
ス３９内に気泡が侵入することが阻止され、気泡の潰れ
による騒音の発生が回避される。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明による温度膨張弁によれば、ハウジング
本体に貫通冷媒通路を有し、前記貫通冷媒通路を流れる
冷媒の温度が前記ハウジング本体に取り付けられたダイ
ヤフラム装置の圧力室に伝達されることにより、前記貫
通冷媒通路を流れる前記冷媒の温度に応じて前記ダイヤ
フラム装置が発生する付勢力と対抗ばねのばね荷重との
平衡関係によって、前記ハウジング本体内の弁体を駆動
し、該ハウジング本体内に固定配置された弁座部に対す
る前記弁体のリフト量により決まる弁開度を調整して冷
媒流量を制御する温度膨張弁において、前記ハウジング
本体が合成樹脂により構成され、前記ハウジング本体に
対して着脱可能に構成された金属製のカートリッジケー
スを備えており、前記カートリッジケースの内部に、金
属製の前記弁座部が組み込まれていると共に、前記カー
トリッジケースを前記ハウジング本体に装着した状態
で、前記弁体が前記弁座部に接離可能に配置されること
を特徴とするものとした。

【００４０】このため、ハウジング本体は合成樹脂によ
り構成される一方で、金属製の弁座部が金属製のカート
リッジケースの一部として形成され、このカートリッジ
ケースがハウジング本体に着脱可能に装着されることか
ら、熱伝導の低減のためにハウジング本体は合成樹脂と
した上で、弁座部を金属化しても、インサート成形によ
らずにハウジング本体に精度よく位置決めすることがで
き、その上、弁座部の交換ができるようになることか
ら、弁口径の変更を容易にすることができ、温度膨張弁
の能力変更、弁口径が異なる多種生産に対して、容易
に、生産性よく低コストで対応できる。

【００４１】また、弁座部はカートリッジケースの一部
に切削加工等により形成されから、これの位置精度は、
インサート成形による場合よりも高精度になり、弁座部
の弁座部材の配置位置誤差による冷媒流量の計量誤差が
低減する。また、インサート成形でないことにより、ハ
ウジング本体の成形型構造が複雑なものになることがな
い。

【００４２】請求項２に記載の発明による温度膨張弁に
よれば、前記ハウジング本体に冷媒入口通路と冷媒出口
通路とが形成され、前記弁座部が、前記カートリッジケ
ースを前記ハウジング本体に装着した状態で前記冷媒出
口通路と連通するように構成されており、前記カートリ
ッジケースに、該カートリッジケースを前記ハウジング
本体に装着した状態で前記冷媒入口通路と連通する冷媒
流入孔を有していて、前記弁座部に対する前記弁体の接
離により、前記冷媒流入孔と前記冷媒出口通路との間が
開放、閉塞されると共に、前記ハウジング本体と前記カ
ートリッジケースとの少なくとも一方に、前記冷媒入口
通路内の冷媒に混入した気泡の、前記冷媒流入孔を介し
て前記カートリッジケースの内部への進入を阻止する気
泡貯留部が形成されているものとした。

【００４３】このため、ハウジング本体とカートリッジ
ケースとの少なくとも一方に形成された気泡貯留部によ
り、冷媒入口通路内の冷媒に混入した気泡の、冷媒流入
孔を介してカートリッジケースの内部への進入を阻止さ
れることから、弁絞り部、即ち、弁体が接離する弁座部
に、騒音の発生の要因となる気泡が達することがないよ
うにすることができ、弁絞り部における気泡の潰れによ
る騒音の発生が回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による温度膨張弁およびその温度膨張
弁を含む冷凍・冷蔵システム装置の一つの実施の形態を
示す構成図である。

【図２】図１に示されている温度膨張弁の要部の拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ３ 凝縮器 ５ レシーバ ７ 温度膨張弁 ９ 蒸発器 ２１ ハウジング本体 ２３ 入口ポート ２５ 冷媒入口通路 ２７ 出口ポート ２９ 冷媒出口通路 ３１ 連通通路 ３３ 貫通冷媒通路 ３７ 弁体・弁座カートリッジ ３９ カートリッジケース ４５ 弁孔 ４７ 弁座部 ５３ 冷媒流入孔 ５７ 弁体 ６３ 対抗ばね ７３ ダイヤフラム装置 ８１ 上部圧力室 ８３ 下部圧力室 ８７ ピストン ８９ 感温棒 ９３ 連結棒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング本体に貫通冷媒通路を有し、
   前記貫通冷媒通路を流れる冷媒の温度が前記ハウジング
   本体に取り付けられたダイヤフラム装置の圧力室に伝達
   されることにより、前記貫通冷媒通路を流れる前記冷媒
   の温度に応じて前記ダイヤフラム装置が発生する付勢力
   と対抗ばねのばね荷重との平衡関係によって、前記ハウ
   ジング本体内の弁体を駆動し、該ハウジング本体内に固
   定配置された弁座部に対する前記弁体のリフト量により
   決まる弁開度を調整して冷媒流量を制御する温度膨張弁
   において、 前記ハウジング本体が合成樹脂により構成され、 前記ハウジング本体に対して着脱可能に構成された金属
   製のカートリッジケースを備えており、 前記カートリッジケースの内部には、金属製の前記弁座
   部が組み込まれていると共に、 前記カートリッジケースを前記ハウジング本体に装着し
   た状態で、前記弁体が前記弁座部に接離可能に配置され
   る、 ことを特徴とする温度膨張弁。
2. 【請求項２】 前記ハウジング本体には冷媒入口通路と
   冷媒出口通路とが形成され、前記弁座部は、前記カート
   リッジケースを前記ハウジング本体に装着した状態で前
   記冷媒出口通路と連通するように構成されており、前記
   カートリッジケースには、該カートリッジケースを前記
   ハウジング本体に装着した状態で前記冷媒入口通路と連
   通する冷媒流入孔を有していて、前記弁座部に対する前
   記弁体の接離により、前記冷媒流入孔と前記冷媒出口通
   路との間が開放、閉塞されると共に、前記ハウジング本
   体と前記カートリッジケースとの少なくとも一方には、
   前記冷媒入口通路内の冷媒に混入した気泡の、前記冷媒
   流入孔を介して前記カートリッジケースの内部への進入
   を阻止する気泡貯留部が形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の温度膨張弁。