(57)【要約】【課題】  加工コストを上げずにボディの長手方向の長さを縮小した膨張弁を提供する。【解決手段】  エバポレータへ冷媒を送り出す第２配管４が挿入される第２ポート５を、高圧の液冷媒を導入する第１配管２が挿入される第１ポート３とほぼ同じ内径まで縮小した。これにより、第２ポート５の中心をパワーエレメント１３の方へ寄せることができるので、ボディ１の長手方向の長さを縮小でき、膨張弁の重量を軽量化できる。また、ボディ１の材料を削減できたことにより、膨張弁のコストを低く抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レシーバからの第１配管が接続される第１ポート、エバポレータへの第２配管が接続される第２ポート、前記エバポレータからの第３配管が前記第２ポートと同じ側面に接続される第３ポートおよびコンプレッサへの第４配管が前記第１ポートと同じ側面に接続される第４ポートを有するボディと、前記ボディに結合されて前記第３ポートと前記第４ポートとの間に形成された冷媒通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して前記第１ポートから前記第２ポートへ流れる冷媒の流量を制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、
前記第２ポートの内径を、前記第１ポートの内径にほぼ等しい内径からそれよりも２５％程度大きな内径までの間に設定したことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記第２ポートは、前記第１ポートの内径にほぼ等しい内径を有していることことを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記第２ポートは、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に形成された弁部の下流側の通路と同一軸線上に配置され、前記通路の内径よりも前記第２配管の肉厚分だけ大きな内径を有していることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張弁に関し、特に自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルに用いられ、配管継手を兼ねたボディを有する温度式の膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エアコンシステムでは、コンプレッサにて圧縮された冷媒をコンデンサで凝縮させ、レシーバにて気液分離された高温・高圧の液冷媒を膨張弁が膨張させて低温・低圧の冷媒にし、その冷媒をエバポレータで蒸発させてコンプレッサに戻すようにした冷凍サイクルが構成されている。冷媒を膨張させる膨張弁としては、エバポレータ出口の冷媒の温度および圧力に応じてエバポレータへ供給する冷媒の流量を制御するようにした温度式の膨張弁が一般に用いられている。
【０００３】
図２は従来の膨張弁の構成例を示す中央縦断面図である。
この膨張弁は、ボディ１の側面に、レシーバからの第１配管２が挿入接続される第１ポート３と、エバポレータの入口に接続される第２配管４が挿入接続される第２ポート５と、エバポレータの出口に接続される第３配管６が挿入接続される第３ポート７と、コンプレッサへの第４配管８が挿入接続される第４ポート９とを備えている。第１ポート３と第２ポート５との間に形成された第１の冷媒通路には、弁座１０と、この弁座１０の上流側に配置された弁体１１と、この弁体１１を弁座１０に着座させる方向に付勢するスプリング１２とを有し、この膨張弁の弁部を構成している。
【０００４】
ボディ１の上部には、パワーエレメント１３が螺着されている。このパワーエレメント１３は、ダイヤフラム１４によって仕切られた感温室と冷媒導入部とを有し、感温室は冷媒が封入された密閉室であり、冷媒導入部は図の下部が開口されていて、第３ポート７と第４ポート９との間に形成された第２の冷媒通路に連通している。冷媒導入部内には、ダイヤフラム１４に当接されたディスク１５が配置され、そのディスク１５と弁体１１との間には、シャフト１６が配置されて、ダイヤフラム１４の変位を弁体１１に伝達するようにしている。シャフト１６は、第２の冷媒通路を貫通して配置される部分がホルダ１７によって保持されている。
【０００５】
ここで、ボディ１の寸法に関して、第１および第４ポート３，９間のピッチをＡ、ボディ１の長手方向の長さをＢ、そして、第２および第３ポート５，７間のピッチをＣで示している。
【０００６】
なお、この膨張弁では、配管シールの方法がコンプレッサ側とエバポレータ側とで異なる場合の構成を例示している。すなわち、コンプレッサを駆動しているエンジンの振動を受けやすいコンプレッサ側の第１および第４配管２，８は、第１および第４ポート３，９に挿入される部分の外周面に溝が凹設され、その溝にＯリングを配置してシールする構成を有している。一方、振動の影響を受けないエバポレータ側の第２および第３配管４，６は、第２および第３ポート５，７への挿入深さを規制するように形成されたビードがＯリングをボディ１に押し付けることによってシールする構成を有している。これは、配管に溝を設ける加工が不要な分、部品コストを低減できるためである。
【０００７】
このようなシール構造に対応した膨張弁では、特に、第３および第４ポート７，９は、ボディ１の両側面からそれぞれ同一軸線上にて異なる内径で穴が開けられている。これは、第３配管６の第３ポート７に差し込まれている部分の内径と、第４配管８の第４ポート９に差し込まれている部分の最小内径とが等しくなるようにするためである。また、第１ポート３については、ボディ１の側面から穴を開けていき、その穴は、弁体１１およびスプリング１２が収容されている部屋まで貫通形成されている。第２ポート５は、ボディ１の反対側の側面から第１ポート３よりもパワーエレメント１３の側へ偏倚させて穴を開けていき、その先端がシャフト１６を越える位置まで掘られている。
【０００８】
ところで、このような膨張弁においては、ボディ１が配管の継手の機能を有しているため、配管の方向に対して直交する横方向の飛び出しができるだけ少なくしたいというニーズがある。これは、図示の膨張弁でボディ１の長さＢが長いと、これに隣接する他の配管などの部材の邪魔になるからであり、横方向の飛び出し量が少なくなれば、部材のレイアウトの自由度を高くすることができるからである。
【０００９】
このボディ１の長さＢを短くするには、ポート径を小さくするかピッチＡ，Ｃを詰めることが考えられる。しかしながら、第３および第４ポート７，９に関しては、これらの内径を小さくすると、第２の冷媒通路での圧力損失が増大し、エバポレータにより蒸発されて体積が増えた冷媒がこの膨張弁を通過する際に流速が速くなって、パワーエレメント１３が通過する冷媒の温度および圧力を確実に検出することができなくなり、制御が不安定になる。また、第２ポート５についても、第１ポート３から流入した液冷媒が弁体１１と弁座１０との間のオリフィスを通過した後に断熱膨張して液とガスの混合状態になるので、ここでもやはり体積が増えるため、第１ポート３よりも大きくしなければならないと思われており、実際、第１ポート３よりも大きな内径に設定されている。
【００１０】
一方、ピッチを小さくすることに関しては、第２ポート５と第３ポート７とのピッチは、そのままにして、弁体１１と弁座１０との間のオリフィスから第２ポート５へ連通する横穴の中心を第２ポート５の中心よりもパワーエレメント１３の側へ偏心させることによってその横穴と第３ポート７とのピッチを小さくし、これによってボディ１の長さＢを短くすることも行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３０７３７２号公報（図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、オリフィスから第２ポートへ連通する横穴の中心を第２ポートの中心と偏心させて形成することは、これらが同一軸線上にないために別々に加工しなければならず、工数が増えて加工コストが高くなるという問題点があった。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加工コストを上げずにボディの長手方向の長さを縮小した膨張弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では上記問題を解決するために、レシーバからの第１配管が接続される第１ポート、エバポレータへの第２配管が接続される第２ポート、前記エバポレータからの第３配管が前記第２ポートと同じ側面に接続される第３ポートおよびコンプレッサへの第４配管が前記第１ポートと同じ側面に接続される第４ポートを有するボディと、前記ボディに結合されて前記第３ポートと前記第４ポートとの間に形成された冷媒通路を流れる冷媒の温度および圧力を感知して前記第１ポートから前記第２ポートへ流れる冷媒の流量を制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、前記第２ポートの内径を、前記第１ポートの内径にほぼ等しい内径からそれよりも２５％程度大きな内径までの間に設定したことを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１４】
このような膨張弁によれば、第２ポートの内径を第１ポートの内径にほぼ等しい内径まで縮小したことにより、第２ポートの中心をパワーエレメントの方へ寄せることができ、これによってボディの長手方向の長さを縮小することができる。第２ポートが縮小されても、それによる圧力損失は、パワーエレメントによるフィードバック制御にて補われるため、安定した制御性を維持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の膨張弁は、第２配管が挿入される第２ポートを第１配管が挿入される第１ポートとほぼ同じ内径まで縮小してボディの長手方向の長さを短くすることができたので、膨張弁の重量を軽量化でき、さらに、ボディの材料が削減されることにより、材料コストを低減できることから、よりコストの安い膨張弁を提供できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、この図１において、図２に示した従来の膨張弁の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１７】
この膨張弁は、従来の構成例の膨張弁と比較して、ボディ１の長手方向の長さが短縮されている。すなわち、この膨張弁においては、第２ポート５の内径を従来よりも小さくしている。第２ポート５の内径を小さくしたことによって、第２および第３ポート５，７間のピッチをＣ１（＜Ｃ）に小さくすることができ、同時に第１および第４ポート３，９間のピッチをＡ１（＜Ａ）に小さくすることができるので、ボディ１の長手方向の長さをＢ１（＜Ｂ）に短縮することを可能にしている。
【００１８】
ここで、弁体１１と弁座１０との間のオリフィスを出た直後の一番奥の通路１８は、第２配管４が挿入されている穴の内径よりも第２配管４の肉厚分小さくして、第２配管４の挿入部分の内径にほぼ等しくなるように形成されている。第２配管４をシールするためのＯリングが配置される部分、第２配管４が挿置される第２ポート５、およびオリフィスを出た直後の通路１８は、同一軸線上にあるため、これらを同時に加工することができ、第２ポート５の内径を従来よりも小さくしたことによる加工工数の増加はない。また、この実施の形態では、第２配管４の挿入部分の内径を、第１配管２がＯリングを配置するための溝を外周に凹設することによって最も狭くなっている部分の最小内径（呼び径）に等しくしてある。
【００１９】
ところで、この膨張弁に使われる第１ないし第４配管２，４，６，８は、一例として、第１配管２および第２配管４には、外径が８ｍｍのパイプを使用し、第３配管６および第４配管８には、外径が１６ｍｍのパイプを使用している。これに対し、従来の膨張弁では、第２配管４に外径が１２ｍｍのパイプを使用していた。
【００２０】
以上のように、第２配管４の径を従来の１２ｍｍから８ｍｍに小さくしても、膨張弁の動作上は何ら問題がないことを実験により確認している。これは、次のような理由によるものと考えられる。膨張弁は、そもそも第３配管６から第４配管８に抜ける冷媒の状態をパワーエレメント１３で温度と圧力とを感知して弁開度を変えるようにフィードバック制御している。膨張弁を出る第２配管４を単純に細くした場合は、そこで圧力損失を生じてしまうことが想定される。しかし、圧力損失が出てエバポレータに流れ込む流量が減ったとしても、膨張弁は、エバポレータから出てきた冷媒の状態をパワーエレメントが感知してフィードバックをかけているので、エバポレータ側で必要な冷媒が入ってこない場合には、膨張弁は、弁開度を大きくする方向に制御して冷媒の流量を増やすようにするので、結局は、第２配管４の径を小さくしたことによる悪影響はなく、安定した制御性は維持されているのである。
【００２１】
この実施の形態では、第２配管４を第１配管２と同じ８ｍｍのパイプを使用したが、これと従来使用していた１２ｍｍとの間に存在する１０ｍｍのパイプを使用できることはもちろんである。したがって、第２配管４は、第１配管２とほぼ同じか、それよりも２５％程度太いパイプを使用することができ、これによって、第２ポート５の中心を第３ポート７の側に寄せることができ、同時に、第１ポート３の中心も同じ量だけ第４ポート９の側に寄せることができるので、その分、ボディ１の長手方向の長さをＢ１（＜Ｂ）までに短縮することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図２】従来の膨張弁の構成例を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ボディ
２  第１配管
３  第１ポート
４  第２配管
５  第２ポート
６  第３配管
７  第３ポート
８  第４配管
９  第４ポート
１０  弁座
１１  弁体
１２  スプリング
１３  パワーエレメント
１４  ダイヤフラム
１５  ディスク
１６  シャフト
１７  ホルダ
１８  通路
【図１】
2006046832.tif 000003
【図２】
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