(57)【要約】【課題】膨張弁の装着部分における外部漏れ箇所を低減する。【解決手段】エバポレータ１の戻り集合容器３内に膨張弁５を配置し、その戻り集合容器３内にて膨張弁５の入口ポート６と高圧配管２２とを接続し、膨張弁５の出口ポート７とエバポレータ１の入口配管２０との接続を行う。これにより、膨張弁５の装着部分において、外部漏れを生じる可能性のある箇所は低圧配管２５と戻り集合容器３との接続部分だけとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルにおける膨張弁の装着構造において、
エバポレータの戻り集合容器内に前記膨張弁を収容し、前記膨張弁の入口ポートと高圧配管との接続および前記膨張弁の出口ポートと前記エバポレータの分配容器への入口配管との接続を前記戻り集合容器内において行うようにしたことを特徴とする膨張弁の装着構造。
【請求項２】
前記エバポレータは、前記戻り集合容器の開口端にコンプレッサの入口への低圧配管を接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁の装着構造。
【請求項３】
前記低圧配管は、その先端に接合されたジョイント部を介して前記戻り集合容器の開口端に接続され、前記高圧配管は、前記ジョイント部を貫通して延出され、前記高圧配管と前記ジョイント部とは気密に接合されていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁の装着構造。
【請求項４】
前記低圧配管は、その先端に接合されたジョイント部を介して前記戻り集合容器の開口端に接続され、前記低圧配管および前記高圧配管は、前記低圧配管の中に前記高圧配管を同心配置した二重管であることを特徴とする請求項２記載の膨張弁の装着構造。
【請求項５】
前記低圧配管は、その先端に接合されたジョイント部を介して前記戻り集合容器の開口端に接続され、前記高圧配管は、前記戻り集合容器に前記低圧配管とは直交する方向に接合されていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁の装着構造。
【請求項６】
前記戻り集合容器と前記低圧配管との接続は、Ｏリングでシールしてかしめ加工による結合であることを特徴とする請求項２記載の膨張弁の装着構造。
【請求項７】
前記戻り集合容器と前記低圧配管との接続は、Ｏリングでシールしてパイプクランプによって取り外し自在に結合されていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁の装着構造。
【請求項８】
前記膨張弁は、温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁の装着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張弁の装着構造に関し、特に車両用空調装置の冷凍サイクルにてコンデンサから供給された高温・高圧の冷媒を膨張して低温・低圧になった冷媒をエバポレータに送り出すようにした膨張弁の装着構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置の冷凍サイクルは、一般に、循環する冷媒を圧縮するコンプレッサと、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサと、冷凍サイクル内の冷媒を溜めるとともに凝縮された冷媒を気液に分離するレシーバと、分離された液冷媒を絞り膨張させる膨張弁と、膨張弁で膨張された冷媒を蒸発させるエバポレータとによって構成されている。膨張弁としては、たとえばエバポレータの出口における冷媒の温度および圧力を感知してエバポレータに送り出す冷媒の流量を制御するようにした温度式の膨張弁が用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この温度式の膨張弁は、弁部を内蔵したブロックと、エバポレータから戻ってきた冷媒の温度および圧力を感知して弁部を制御するパワーエレメントとを有している。ブロックは、その側部に、レシーバから高温・高圧の冷媒が供給される高圧配管を接続する接続穴と、この膨張弁にて膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ送り出す低圧配管を接続する接続穴と、エバポレータ出口からの戻り配管を接続する接続穴と、この膨張弁を通過した冷媒をコンプレッサへ戻すための配管を接続する接続穴とを有しており、配管の継手の機能を有している。ブロックには、また、その長手方向の一方の端面にパワーエレメントを結合するためのねじ穴と、その他方の端面に弁部の設定値を外部から調整するためのアジャストねじが螺入されるねじ穴とを有している。これらの穴には、各配管が挿入され、パワーエレメントおよびアジャストねじが螺入された状態で内部を気密に保持するためのシール部材が設けられている。
【０００４】
ところで、車両用空調装置では、現在、冷媒として一般にフロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が使用されているが、このフロンは地球温暖化係数が大きいことから、大気に漏れた場合に地球温暖化に対する影響度が大きいといわれている。この地球温暖化対策として、フロンを地球温暖化係数の小さな冷媒に切り換える方法と、フロンが大気に漏れないようにして不必要になったときに回収する方法とが考えられている。
【０００５】
冷凍サイクルの中で、フロンが外部に漏れる部位としては、配管の接続部分などであり、そこに配置されているシール部材が外部漏れの要因になっている。特に、コンプレッサ出口から膨張弁入口に至る高圧配管の継手部分は、膨張弁出口からコンプレッサ入口に至る低圧配管の継手部分よりも冷媒の外部漏れが発生しやすい傾向にある。
【特許文献１】特開２００２−１１５９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の温度式の膨張弁のように、弁部を内蔵したブロックとこれに結合されるパワーエレメントとを備えた膨張弁では、ボディが継手を兼ねているため、配管の接続部分だけでシール部材を必要とする場所が４箇所あり、さらに、パワーエレメントの連結部分とアジャストねじが設けられている部分とが加わって、合計６箇所の外部漏れ部位が存在するので、外部漏れの可能性のある箇所が多いという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、冷媒の外部漏れ箇所を少なくした膨張弁の装着構造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】
【０００８】
本発明では上記問題を解決するために、冷凍サイクルにおける膨張弁の装着構造において、エバポレータの戻り集合容器内に前記膨張弁を収容し、前記膨張弁の入口ポートと高圧配管との接続および前記膨張弁の出口ポートと前記エバポレータの分配容器への入口配管との接続を前記戻り集合容器内において行うようにしたことを特徴とする膨張弁の装着構造が提供される。
【０００９】
このような膨張弁の装着構造によれば、熱交換が行われた冷媒を集合させて送り出すために設けられたエバポレータの戻り集合容器内に膨張弁をそっくり収容し、その戻り集合容器内にて膨張弁の入口ポートおよび出口ポートの接続を行うようにしたので、エバポレータの出口と低圧配管との接続部分のみが冷媒の外部漏れ箇所となることから、膨張弁の装着部分における外部漏れ箇所を大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の膨張弁の装着構造では、膨張弁をエバポレータの戻り集合容器内に収容し、その戻り集合容器内で膨張弁の入口ポートおよび出口ポートの接続を行うようにしたので、たとえ、その入口ポートおよび出口ポートの接続部分で冷媒漏れが生じたとしても外気に漏れることはないという利点がある。しかも、膨張弁の装着部分にて外部漏れの可能性のある接続部分は、エバポレータとコンプレッサへ向かう低圧配管との接続であり、膨張弁を接続するための接続部分が直接外部に露出する構造ではないので、膨張弁の装着部分における外部漏れ箇所をなくすことができ、冷凍サイクルにおける外部漏れ箇所を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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は第１の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。
ここに例示したエバポレータ１は、上下に配置された２つのタンクを有し、それらタンクの間を複数のチューブからなる熱交換部によって接続した構成になっている。上部のタンクは、一端が閉じられ他端が開放された細長い形状を有し、そのほぼ中央部で隔壁により仕切られている。上部のタンクの閉じられている奥の部分は、導入された冷媒を各チューブへ並列に分配する分配容器２を構成し、手前の部分が熱交換を終えて各チューブから出てきた冷媒を集合させる戻り集合容器３を構成している。下部のタンクは、両端が閉じられた細長い形状を有し、分配容器２から分配されて各チューブを通過してきた冷媒を集合させ、集合された冷媒を戻り集合容器３へ繋がる各チューブへ再分配させる集合分配容器４を構成している。
【００１２】
戻り集合容器３内には、温度式の膨張弁５が装着されている。この膨張弁５は、高圧の冷媒を導入する入口ポート６と、低圧の冷媒を導出する出口ポート７とが一体に形成されたボディ８を有している。ボディ８の中には、入口ポート６と出口ポート７とが内部で連通する弁孔を有し、その弁孔を開閉する弁体９が低圧側にてスプリング１０により閉弁方向に付勢された状態で配置されている。このスプリング１０は、ボディ８の図の下端開口部に圧入されたアジャスト部材１１に受けられており、そのアジャスト部材１１のボディ８への圧入量により荷重が調整されて、この膨張弁５のセット値が調整されている。弁体９は、その開閉方向に進退自在にボディ８によって支持されたシャフト１２と一体に形成され、入口ポート６に導入された高圧の冷媒がボディ８とシャフト１２との間のクリアランスを介して戻り集合容器３内に漏れないようにＶリング１３がシャフト１２に周設されている。シャフト１２は、その外径が弁孔の内径に概略等しくされている。これにより、入口ポート６に導入される高圧がキャンセルされて、その高圧が膨張弁５の動作に影響することがないようにしている。
【００１３】
ボディ８の図の上端には、パワーエレメント１４が螺着されている。このパワーエレメント１４は、厚い金属製のアッパーハウジング１５およびロアハウジング１６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１７と、このダイヤフラム１７とシャフト１２との間に配置されたセンターディスク１８とによって構成されている。アッパーハウジング１５とダイヤフラム１７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１８は、その上面がダイヤフラム１７の下面に当接され、下面がボディ８から突出されたシャフト１２の端面に当接されてダイヤフラム１７の変位を弁体９へ伝達するようにしている。ロアハウジング１６には、通気孔１９が穿設されていて、戻り集合容器３を通過する冷媒がダイヤフラム１７の下面側の空間に導入されるようにしている。この導入量は、通気孔１９の大きさまたは数を変更することによって調整される。
【００１４】
膨張弁５の出口ポート７は、分配容器２と戻り集合容器３とを隔てている隔壁に形成されたエバポレータ１の入口配管２０に嵌合され、Ｏリング２１によってシールされている。なお、入口配管２０が一体に形成された隔壁は、エバポレータ１をたとえば炉中ろう付加工にて形成するときに、上部のタンクに溶接される。膨張弁５の入口ポート６は、レシーバからの高圧配管２２が嵌合され、Ｏリング２３によってシールされている。この高圧配管２２は、ジョイント部２４を貫通して配置されジョイント部２４に気密に接合されている。ジョイント部２４には、また、コンプレッサに向かう低圧配管２５が貫通して気密に接合されている。そして、戻り集合容器３は、その開口部がジョイント部２４によって塞がれ、戻り集合容器３の開口端をかしめ加工することによってジョイント部２４と機械的に接続され、冷媒の外部漏れを防ぐためにＯリング２６によってシールされている。
【００１５】
これにより、膨張弁５は、その入口ポート６が高圧配管２２に接続され、出口ポート７がエバポレータ１の入口配管２０に接続された状態で、戻り集合容器３内に装着されることになる。つまり、膨張弁５は、高圧配管２２およびその継手部分とともに、エバポレータ１の戻り集合容器３の中に収容され、冷媒が外部漏れする可能性のある継手部分は、かしめ加工によって接続され、Ｏリング２６によってシールされた結合部分の１箇所だけとなる。高圧配管２２およびその継手部分が戻り集合容器３内にあるので、たとえ、Ｏリング２３を介して高圧の冷媒が微少漏れしたとしても、漏れるのは戻り集合容器３の中であるので、大気に漏れることはない。なお、ジョイント部２４と高圧配管２２および低圧配管２５との接合は溶接によっているので、この部分での冷媒漏れはない。
【００１６】
次に、エバポレータ１の戻り集合容器３の中に収容された膨張弁５の動作について説明する。まず、車両用空調装置が停止しているとき、パワーエレメント１４の感温室に封入されたガスは凝縮されて圧力が低くなっているので、ダイヤフラム１７は内側（図では上方）へ変位している。このとき、弁体９は、その閉弁方向にスプリング１０によって付勢されているので、膨張弁５は全閉状態にある。
【００１７】
ここで、車両用空調装置が起動すると、コンプレッサによって冷媒が吸引されるので、エバポレータ１の戻り集合容器３内の圧力が低下し、これがパワーエレメント１４により感圧されてダイヤフラム１７が外側（図では下方）へ変位していき、それがシャフト１２を介して弁体９に伝達され、弁体９をリフトさせるようになる。一方、コンプレッサによって圧縮された冷媒はコンデンサにて凝縮され、レシーバにて気液分離された液冷媒が高圧配管２２を通じて膨張弁５の入口ポート６に供給されるようになる。なお、図中の矢印は、冷媒の流れ方向を示している。高温・高圧の液冷媒は、膨張弁５を通過するとき膨張され、低温・低圧の気液混合冷媒となって出口ポート７を出る。その冷媒は、入口配管２０を介してエバポレータ１の分配容器２に供給され、そこから各チューブへ分配される。各チューブを通過した冷媒は、集合分配容器４に入って集合され、ここから戻り集合容器３に接続された各チューブに再分配される。そして、各チューブを出た冷媒は、戻り集合容器３にて集合され、低圧配管２５を介してコンプレッサに戻る。
【００１８】
エバポレータ１内では、冷媒は、チューブを通過するときに車室内の空気と熱交換されて、蒸発される。その蒸発された冷媒は、戻り集合容器３を通過して低圧配管２５へ向かうが、そのときに、その冷媒の温度および圧力がパワーエレメント１４によって感知される。すなわち、パワーエレメント１４のダイヤフラム１７とロアハウジング１６とによって囲まれた空間は、通気孔１９を介して戻り集合容器３の内部と連通しているので、この戻り集合容器３を冷媒が通過するときに、その冷媒の温度および圧力がパワーエレメント１４によって検出されることになる。車両用空調装置の起動初期の段階では、車室内の高温の空気との熱交換により、チューブを出て戻り集合容器３に集合された冷媒の温度は高くなっており、パワーエレメント１４はその温度を感知し、感温室の圧力が高くなる。これにより、ダイヤフラム１７は、これに当接されているセンターディスク１８がロアハウジング１６の肩部に当接するまで開弁方向に変位し、その変位はシャフト１２を介して弁体９に伝達され、膨張弁５は全開状態になる。
【００１９】
やがて、チューブを出て戻り集合容器３に集合された冷媒の温度が低下してくると、感温室の圧力が低くなるので、それに応じてダイヤフラム１７が図の上方へ変位していき、膨張弁５は、閉弁方向に動作してこれを通過する冷媒の流量を制御するようになる。このとき、膨張弁５は、エバポレータ１の戻り集合容器３に集合された冷媒の温度を感知し、その冷媒が所定の過熱度を保持するように分配容器２に供給する冷媒の流量を制御することになる。これによって、コンプレッサには、常に過熱状態の冷媒が戻るので、コンプレッサは、効率の良い運転をすることができる。
【００２０】
図２は第２の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。図２において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２１】
この第２の実施の形態に係る膨張弁の装着構造は、第１の実施の形態に係る膨張弁の装着構造と比較して、低圧配管２５および高圧配管２２の配置、戻り集合容器３内におけるパワーエレメント１４の位置、および戻り集合容器３とジョイント部２４との接合方法を変更している。
【００２２】
すなわち、低圧配管２５および高圧配管２２は、低圧配管２５の中に高圧配管２２が同心配置された二重管によって構成されている。そのため、戻り集合容器３と機械的に接続されるジョイント部２４は、低圧配管２５のみ溶接によって接合されている。
【００２３】
戻り集合容器３内では、膨張弁５は、パワーエレメント１４がチューブの出口側に向いて配置されている。これにより、図１の装着構造では、チューブの出口から離れた位置にて各チューブから出て集合された冷媒の平均温度を感温しているのに対し、パワーエレメント１４をチューブの出口近傍に配置することによってその感温時定数を短くすることを可能にしている。
【００２４】
戻り集合容器３は、ジョイント部２４を介して低圧配管２５に接続されているが、その戻り集合容器３とジョイント部２４とはパイプクランプ２７によって取り外し自在に結合されている。
【００２５】
以上の実施の形態において、エバポレータ１およびその戻り集合容器３の中に収容された膨張弁５の動作は、第１の実施の形態に係る膨張弁の装着構造の場合と同じであるので、ここでは省略する。
【００２６】
図３は第３の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。図３において、図１および図２に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
この第３の実施の形態に係る膨張弁の装着構造は、第２の実施の形態に係る膨張弁の装着構造と比較して、高圧配管２２の接続位置、戻り集合容器３内における膨張弁５の装着方法、および膨張弁５の構成を変更している。
【００２８】
すなわち、戻り集合容器３は、その軸線方向に対して直角の方向に筒状部が一体に形成されており、その筒状部に高圧配管２２がろう付けにより接合されている。つまり、高圧配管２２は、戻り集合容器３内に開口する形で戻り集合容器３に接合されている。
【００２９】
戻り集合容器３内では、膨張弁５がパワーエレメント１４を低圧配管２５の側に向けて戻り集合容器３の軸線方向に配置されている。分配容器２への入口配管２０は、戻り集合容器３の軸線方向に形成され、高圧配管２２は、戻り集合容器３に対しその軸線方向に対して直角の方向に接合されているので、膨張弁５は、戻り集合容器３内にて、直交する方向に形成された入口ポート６および出口ポート７を高圧配管２２および入口配管２０にそれぞれ接続するようにしている。出口ポート７は、入口配管２０に嵌合され、Ｏリング２１によってシールされている。一方、膨張弁５と高圧配管２２との接続は、入口ポート６の端面を高圧配管２２の開口部の周りに配置し、入口ポート６の端面に配置したＯリング２３によってシールするようにしている。このシールを確実にするために、図示はしないが、膨張弁５のボディ８の高圧配管２２とは反対側から入口ポート６を高圧配管２２の側に押し付ける機構または高圧配管２２が接合された戻り集合容器３の筒状部の周りを入口ポート６の端面に向けて外側から押し付ける機構を備えている。
【００３０】
膨張弁５は、弁ボディ２８をパワーエレメント１４のロアハウジング１６と一体に形成し、その弁ボディ２８の端面を弁座として利用し、かつ、その弁ボディ２８には、弁体９と一体のシャフト１２をその軸線方向に進退可能に保持する筒状のガイド２９が圧入されている。このガイド２９は、シャフト１２が圧入された筒状部材３０を軸線方向に進退可能に保持している。筒状部材３０は、その一端にフランジ部が一体に形成されており、そのフランジ部がパワーエレメント１４のダイヤフラム１７を受けるセンターディスクおよび弁体９を閉弁方向に付勢するスプリング１０のばね受けを兼ねている。
【００３１】
以上の実施の形態においても、エバポレータ１およびその戻り集合容器３の中に収容された膨張弁５の動作は、第１および第２の実施の形態に係る膨張弁の装着構造の場合と同じであるので、ここでは省略する。
【００３２】
なお、以上の第１ないし第３の実施の形態では、エバポレータとして、上下に配置された２つのタンクを有し、それらタンクの間を複数のチューブで接続して構成したタイプの場合を例にして説明したが、内部で分配されて流れていた冷媒が最終的に１ヶ所に集合してエバポレータの冷媒出口を構成するような戻り集合容器を備えているものであれば、どのようなタイプでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る膨張弁の装着構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  エバポレータ
２  分配容器
３  戻り集合容器
４  集合分配容器
５  膨張弁
６  入口ポート
７  出口ポート
８  ボディ
９  弁体
１０  スプリング
１１  アジャスト部材
１２  シャフト
１３  Ｖリング
１４  パワーエレメント
１５  アッパーハウジング
１６  ロアハウジング
１７  ダイヤフラム
１８  センターディスク
１９  通気孔
２０  入口配管
２１  Ｏリング
２２  高圧配管
２３  Ｏリング
２４  ジョイント部
２５  低圧配管
２６  Ｏリング
２７  パイプクランプ
２８  弁ボディ
２９  ガイド
３０  筒状部材
【図１】
2008107039.tif 000003
【図２】
2008107039.tif 000004
【図３】
2008107039.tif 000005