(57)【要約】【課題】膨張弁において、弁体の横振動を抑制する。【解決手段】弁体２３と一体に形成されたシャフト２６を、弁座２２に近接して配置されたシャフトガイド２１によって、弁体２３の開閉方向に進退自在に保持するようにした。これにより、弁体２３は、弁座２２の近傍で支持されていることになるので、横振動するようなことがなくなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温・高圧の液冷媒が導入される入口ポートと断熱膨張により低温・低圧となった冷媒が導出される出口ポートとの間に配置される弁座と、
前記出口ポートに連通する空間において前記弁座に対し接離するように配置された弁体と、
エバポレータを出た冷媒の温度および圧力に応じて前記弁体が開閉する方向にダイヤフラムが変位するパワーエレメントと、
前記弁体と一体に形成されて前記ダイヤフラムの変位を前記弁体に伝達するシャフトとを備えた膨張弁において、
前記弁座の上流側近傍に配置されて前記シャフトを前記弁体が開閉する方向に進退自在に保持するようにしたシャフトガイドを備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記シャフトガイドは、前記シャフトが貫通されるリング状部材と、このリング状部材を前記弁座と同心になるよう位置決めする脚部とを有し、前記リング状部材および前記脚部は、入口ポートおよび出口ポートを形成するボディと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記シャフトガイドは、前記弁座に通じる通路内に延びて前記シャフトを支持する複数の脚部からなり、前記脚部は、入口ポートおよび出口ポートを形成するボディと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項４】
前記シャフトガイドは、中央に前記シャフトが貫通される貫通孔と、この貫通孔の周囲に部分的に貫通形成された複数の冷媒通路とを有するものであり、環状の前記弁座とともに入口ポートおよび出口ポートを形成するボディ内に固定されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項５】
前記シャフトガイドおよび前記弁座は、一体に形成されたものであることを特徴とする請求項４記載の膨張弁。
【請求項６】
前記ボディは、ダイカスト鋳造法による成形品であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項７】
前記弁座は円筒容器の底部を穿設して形成したものであり、前記シャフトガイドは中央に前記シャフトが貫通される貫通孔およびこの貫通孔の周囲に部分的に貫通形成された複数の冷媒通路を有するものであって、入口ポートおよび出口ポートを形成するボディは前記円筒容器および前記シャフトガイドをインサートした樹脂成形品であ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、特に自動車用空調装置の冷凍サイクル内にてエバポレータの出口における冷媒の温度および圧力に応じてエバポレータに送り出す冷媒の流量を制御する膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置で用いられる膨張弁として、エバポレータを出た冷媒が所定の過熱度を有するようにエバポレータへ送り出す冷媒の流量を制御するようにした温度式膨張弁が知られている。温度式膨張弁は、高温・高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の気液混合冷媒にする弁部と、エバポレータを出た冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメントとを有し、パワーエレメントは、その感温室の圧力がエバポレータを出た冷媒の温度および圧力に応じて変化することによるダイヤフラムの変位を弁部に伝達して弁部の弁リフトを制御するようにしている。
【０００３】
温度式膨張弁は、パワーエレメントが感知した冷媒の温度および圧力に応じてダイヤフラムの変位を弁部に伝達しているが、その変位伝達は、ダイヤフラムと弁部の弁体との間に配置されたシャフトによって行われている。シャフトは、弁部のボディにダイヤフラムの変位方向または弁座に対する弁体の接離方向に進退自在に保持されている。ここで、シャフトは、細長い円柱形状を有しており、その一端は、スプリングによって閉弁方向に付勢されている弁体に当接または溶接されており、他端は、ダイヤフラムの中心に接触するように配置されたセンターディスクに当接していて、ダイヤフラムの変位を弁体へ伝達するようにしている。
【０００４】
また、温度式膨張弁の中には、シャフトと弁体とが一体に形成されているものも知られている（たとえば、特許文献１参照。）。この膨張弁によれば、一体に形成されたシャフトおよび弁体は、弁座を挟んで配置されており、シャフトの外径よりも縮径された連結部によって互いに連結されている。そのシャフトの縮径部には、高温・高圧の液冷媒が供給される高圧冷媒の入口流路が連通されている。
【特許文献１】特開平１１−８３２４３号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、弁体と一体に形成されたシャフトを有する従来の膨張弁では、弁体は、シャフトがその軸線方向に進退自在にボディに支持されることで間接的にボディに保持されているが、そのボディによるシャフトの支持位置、つまり弁体の揺動中心が弁体から離れたパワーエレメント側であるので、弁体が横に振動し易いという問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、弁体の横振動を抑制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】
【０００７】
本発明では上記問題を解決するために、高温・高圧の液冷媒が導入される入口ポートと断熱膨張により低温・低圧となった冷媒が導出される出口ポートとの間に配置される弁座と、前記出口ポートに連通する空間において前記弁座に対し接離するように配置された弁体と、エバポレータを出た冷媒の温度および圧力に応じて前記弁体が開閉する方向にダイヤフラムが変位するパワーエレメントと、前記弁体と一体に形成されて前記ダイヤフラムの変位を前記弁体に伝達するシャフトとを備えた膨張弁において、前記弁座の上流側近傍に配置されて前記シャフトを前記弁体が開閉する方向に進退自在に保持するようにしたシャフトガイドを備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【０００８】
このような膨張弁によれば、弁体と一体のシャフトを弁座近傍に配置したシャフトガイドによって保持するようにした。これにより、弁体の揺動中心がシャフトガイドになるので、弁体が横に振動することがなくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の膨張弁は、弁座近傍に弁体と一体のシャフトを保持するシャフトガイドを配置するようにしたので、弁体が横振動することがなくなり、したがって、横振動による騒音のない静かな膨張弁を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、自動車用空調装置の冷凍サイクルに適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による膨張弁の装着例を示す中央断面図、図２は図１のａ−ａ矢視断面図である。
【００１１】
エバポレータ１は、複数のアルミニウムのプレートを積層して構成されるもので、そのヘッダ部分に冷媒を導入する冷媒入口２および冷媒を導出する冷媒出口３が隣接して設けられている。エバポレータ１は、その冷媒入口２に入口配管４が接合され、冷媒入口２および冷媒出口３が形成されている面には、出口配管５が入口配管４と冷媒出口３とを取り囲むようにして接合されている。
【００１２】
エバポレータ１の出口配管５には、一端が閉じた筒状のケース６が継合され、Ｏリング７によってシールされている。ケース６の中には、膨張弁８が収容されている。ケース６の中では、膨張弁８の入口ポート９にケース６を貫通して挿入される高圧配管１０が嵌合され、Ｏリング１１によってシールされている。また、膨張弁８の出口ポート１２には、エバポレータ１の入口配管４が嵌合され、Ｏリング１３によってシールされている。ケース６の側面には、低圧配管１４が接合されており、これにコンプレッサに向かう低圧戻り配管１５が継合され、Ｏリング１６によってシールされている。なお、この例では、高圧配管１０および低圧戻り配管１５は、二重管構成の場合を示している。そして、ケース６と出口配管５との接続状態および低圧配管１４と低圧戻り配管１５との接続状態は、ケース６を覆うように配置されたケースクランプ１７によって維持されている。このケースクランプ１７は、２つのハーフシェル１７ａ，１７ｂをピン１７ｃで互いに留めることにより組み立てられる。
【００１３】
ここで、自動車用空調装置が起動すると、コンプレッサによって圧縮され、コンデンサで凝縮され、レシーバにて気液分離された液冷媒が、高圧配管１０を介して膨張弁８の入口ポート９に導入される。導入された高温・高圧の液冷媒は、膨張弁８の弁部にて断熱膨張され、出口ポート１２から低温・低圧の気液混合冷媒となって導出される。その気液混合冷媒は、入口配管４を介して冷媒入口２からエバポレータ１に導入され、エバポレータ１の中で車室内の空気との熱交換により蒸発される。蒸発された冷媒は、冷媒出口３から出口配管５を介してケース６内に導入され、ケース６を通過し、低圧配管１４から導出される。低圧配管１４から導出された冷媒は、低圧戻り配管１５を介してコンプレッサに吸入される。エバポレータ１を出た冷媒がケース６内を通過するとき、膨張弁８は、その冷媒の温度および圧力に応じて弁部の弁リフトを制御することにより、エバポレータ１へ供給される冷媒の流量が制御される。
【００１４】
図３は第１の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｂ−ｂ矢視断面図、（Ｃ）はｃ−ｃ矢視断面図である。
膨張弁８は、円柱形状のボディ２０を有し、そのボディ２０の側面（図では下面）方向には高圧配管１０が挿入される入口ポート９が形成されている。ボディ２０の長手方向一端側（図では左側）には、その中心軸に沿ってエバポレータ１の入口配管４が挿入される出口ポート１２が形成されている。
【００１５】
入口ポート９に連通する空間と出口ポート１２に連通する空間との間には、シャフトガイド２１と弁座２２とが配置されている。シャフトガイド２１は、図３の（Ｂ）に示されるように、リング状部材２１ａとこれを弁座２２と同心になるよう直径方向両端で支持する２つの脚部２１ｂとを有し、ボディ２０と一体に形成されている。脚部２１ｂを除くリング状部材２１ａの外周部は、冷媒が流れる円弧状の冷媒通路になっている。弁座２２は、金属製の環状部材をかしめ加工にてボディ２０内に固定されている。その弁座２２の出口ポート１２の側には、弁体２３が弁座２２に対して接離自在に配置され、スプリング２４によって弁座２２に着座する方向に付勢されている。そのスプリング２４は、出口ポート１２の中に圧入されたアジャスト部材２５に受けられており、そのアジャスト部材２５のボディ２０への圧入量により荷重が調整されて、この膨張弁８のセット値が調整されている。
【００１６】
弁体２３は、弁座２２を貫通して出口ポート１２の軸線方向に延びるシャフト２６と一体に形成されている。このシャフト２６は、弁座２２に近い位置にてシャフトガイド２１により軸線方向に進退自在に支持されている。弁体２３が結合されている側とは反対側のシャフト２６の端部は、弁座２２の弁孔径に略等しい外径を有する筒状部材２７が嵌合されており、ボディ２０によって出口ポート１２の軸線方向に進退自在に支持されている。この筒状部材２７よりもシャフトガイド２１の側のシャフト２６にはＯリング２８が周設されている。
【００１７】
ボディ２０の長手方向他端側（図では右側）には、パワーエレメント３０が螺着されている。このパワーエレメント３０は、厚い金属製のアッパーハウジング３１およびロアハウジング３２と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配置された可撓性の金属薄板からなるダイヤフラム３３と、センターディスク３４とによって構成されている。アッパーハウジング３１とダイヤフラム３３とによって囲まれた空間は、感温室を構成し、ここに冷媒ガスなどが充填されている。センターディスク３４は、その一方の面がダイヤフラム３３の下面に当接され、他方の面がボディ２０から突出された筒状部材２７の端面に当接されてダイヤフラム３３の変位がシャフト２６を介して弁体２３へ伝達されるようになっている。
【００１８】
なお、このボディ２０は、複雑な形状のシャフトガイド２１も一緒に形成したいので、好ましくは、ダイカスト鋳造法にて作られる。
以上のように、この第１の実施の形態に係る膨張弁８では、弁座２２に近接した位置にてボディ２０と一体に形成されたシャフトガイド２１が弁体２３と一体に形成されたシャフト２６を支持しているので、弁体２３の横振動が発生しにくい構成になっている。このため、この膨張弁８は、横振動による騒音が大幅に低減されるだけでなく、弁体２３が弁座２２に対してほぼ同心状態で接離することになるので、冷媒流量の制御性を向上させることができる。
【００１９】
図４は第２の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｄ−ｄ矢視断面図、（Ｃ）はｅ−ｅ矢視断面図である。
第２の実施の形態に係る膨張弁８ａは、弁体２３と一体に形成されているシャフト２６を、２箇所に設けたシャフトガイド２１ｃ，２１ｄによって支持するようにしている。すなわち、弁座２２に隣接した位置にシャフトガイド２１ｃがボディ２０と一体に形成され、Ｏリング２８を挟んで筒状部材２７と反対側の位置にシャフトガイド２１ｄがボディ２０と一体に形成されている。シャフトガイド２１ｃは、図４の（Ｂ）に示したように、弁座２２に通じる通路内に延びてシャフト２６を３点で支持するよう１２０度の間隔を置いて配置された脚部からなっている。シャフトガイド２１ｄについても、図４の（Ｃ）に示したように、シャフト２６を３点で支持するよう１２０度の間隔を置いて配置されているが、シャフトガイド２１ｃとは、それぞれ６０度ずらして配置されている。
【００２０】
この膨張弁８ａにおいても、弁体２３と一体のシャフト２６が弁座２２に近い位置にてシャフトガイド２１ｃにより支持されているので、弁体２３は横振動を発生することはなく、横振動による騒音も発生しない。
【００２１】
図５は第３の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｆ−ｆ矢視断面図、（Ｃ）はｇ−ｇ矢視断面図である。
第３の実施の形態に係る膨張弁８ｂは、弁座２２およびシャフトガイド２１の機能を有する一体部材４０を備えている。この一体部材４０は、円板をプレス加工によって一体に成形されるもので、図５の（Ａ）に示したように、一方の面（図では左側の面）の中央を凹設することによって弁座２２を形成し、中央部およびその外周の一部を打ち抜くことでシャフト２６を支持するシャフトガイド２１および冷媒通路を形成している。
【００２２】
この一体部材４０によれば、弁座２２およびシャフトガイド２１をプレス加工によって一体に成形することで、それらを完全に同心にすることができる。そのため、弁体２３は、弁座２２に対して横揺れすることなく、ほぼ同心を維持した状態で接離動作することができるので、冷媒流量の制御性を向上させることができる。
【００２３】
図６は第４の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｈ−ｈ矢視断面図、（Ｃ）はｉ−ｉ矢視断面図である。
第４の実施の形態に係る膨張弁８ｃは、第３の実施の形態に係る膨張弁８ｂにて一体であった一体部材４０を別体にした構成にしている。すなわち、この膨張弁８ｃは、図６の（Ｂ）に示したように、環状の弁座２２と、図６の（Ｃ）に示したように、シャフト２６を保持する中央の貫通孔およびその周囲に部分的に円弧状に貫通形成された冷媒通路を有するシャフトガイド２１とを有し、これらは、かしめ加工によってボディ２０内に固定されている。
【００２４】
図７は第５の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｊ−ｊ矢視断面図、（Ｃ）はｋ−ｋ矢視断面図である。
第５の実施の形態に係る膨張弁８ｄは、底付き円筒容器４１の底部を穿設して形成した弁座２２とシャフトガイド２１とを備えている。円筒容器４１は、たとえば深絞り加工によって形成され、シャフトガイド２１は、第４の実施の形態に係る膨張弁８ｃと同じものである。この膨張弁８ｄのボディ２０は、円筒容器４１およびシャフトガイド２１をインサートした樹脂成形品であり、円筒容器４１にはスプリング２４の荷重を調整するアジャスト部材２５が圧入される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による膨張弁の装着例を示す中央断面図である。
【図２】図１のａ−ａ矢視断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｂ−ｂ矢視断面図、（Ｃ）はｃ−ｃ矢視断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｄ−ｄ矢視断面図、（Ｃ）はｅ−ｅ矢視断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｆ−ｆ矢視断面図、（Ｃ）はｇ−ｇ矢視断面図である。
【図６】第４の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｈ−ｈ矢視断面図、（Ｃ）はｉ−ｉ矢視断面図である。
【図７】第５の実施の形態に係る膨張弁を示す図であって、（Ａ）はその中央断面図、（Ｂ）はｊ−ｊ矢視断面図、（Ｃ）はｋ−ｋ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  エバポレータ
２  冷媒入口
３  冷媒出口
４  入口配管
５  出口配管
６  ケース
７  Ｏリング
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  膨張弁
９  入口ポート
１０  高圧配管
１１  Ｏリング
１２  出口ポート
１３  Ｏリング
１４  低圧配管
１５  低圧戻り配管
１６  Ｏリング
１７  ケースクランプ
１７ａ，１７ｂ  ハーフシェル
１７ｃ  ピン
２０  ボディ
２１  シャフトガイド
２１ａ  リング状部材
２１ｂ  脚部
２１ｃ，２１ｄ  シャフトガイド
２２  弁座
２３  弁体
２４  スプリング
２５  アジャスト部材
２６  シャフト
２７  筒状部材
２８  Ｏリング
３０  パワーエレメント
３１  アッパーハウジング
３２  ロアハウジング
３３  ダイヤフラム
３４  センターディスク
４０  一体部材
４１  円筒容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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