(57)【要約】【課題】材料費の節約の効果が大きいボディを備えた膨張弁にする。【解決手段】高圧の入口ポート１５と低圧の出口ポート１６とが互いに同軸上に形成され、エバポレータ５からコンプレッサ１に戻す冷媒のための入口ポート１７と出口ポート１８とが互いに同軸上に形成され、これらの軸線に直交するように中央穴１４が開けられ、そこに、段違いに高圧導入穴１９ａおよび低圧導出穴１９ｂが形成されてそれらの間に弁座２０が形成された弁座構成部材１９を圧入してレシーバ３からエバポレータ５への流路を構成する。入口ポート１５および出口ポート１６の軸線と入口ポート１７および出口ポート１８の軸線とは互いに平行なので、それらの下孔を中空押し出し加工にて成型したボディ素材を使用し、そのボディ素材を加工してボディ１３とした。【選択図】図１
2008309340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記パワーエレメントが感知した温度および圧力に応じて前記エバポレータに送り出す冷媒の流量を制御する弁部とを有している膨張弁において、
第１の軸線上に配置され、高圧の冷媒を導入する第１の入口ポートおよび低圧の冷媒を前記エバポレータに導出する第１の出口ポートと、
前記第１の軸線に平行な第２の軸線上に配置され、前記エバポレータを出た冷媒が導入される第２の入口ポートおよび導入された冷媒をコンプレッサへ導出する第２の出口ポートと、
前記第１の軸線および前記第２の軸線に直交して形成された中央穴に前記第１の入口ポートと前記第１の出口ポートとの連通を妨げるように配置された弁座構成部材と、
を備え、
前記弁座構成部材は、前記第１の入口ポートに連通する高圧導入穴と前記第１の出口ポートに連通する低圧導出穴とが前記中央穴の軸線方向にずれて形成され、前記高圧導入穴と前記低圧導出穴との間にはこれらを連通する弁孔が形成されていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記第１の入口ポート、前記第１の出口ポート、前記第２の入口ポート、前記第２の出口ポート、および前記中央穴が形成されるボディは、前記第１の軸線上の第１の下孔、前記第２の軸線上の第２の下孔、および前記第１の軸線および前記第２の軸線に平行なボルト孔が中空押し出し加工にて成型されたボディ素材を加工して形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記弁座構成部材は、前記パワーエレメントから遠い側に前記高圧導入穴が位置するように前記中央穴に圧入され、前記高圧導入穴には前記弁孔を閉じる方向に付勢された弁体が配置され、軸線位置には、前記パワーエレメントの感温室内の圧力変化を前記弁体に伝達するシャフトがシール状態で保持されており、前記パワーエレメントとは反対側の前記シャフトの端部が前記低圧導出穴および前記弁孔を介して前記弁体に当接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】
前記弁座構成部材は、前記パワーエレメントから遠い側に前記低圧導出穴が位置するように前記中央穴に圧入され、前記低圧導出穴には前記弁孔を閉じる方向に付勢された弁体が配置され、軸線位置には、前記パワーエレメントの感温室内の圧力変化を前記弁体に伝達するシャフトがシール状態で保持されており、前記パワーエレメントとは反対側の前記シャフトの端部が前記高圧導入穴および前記弁孔を介して前記弁体に結合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】
前記シャフトおよび前記弁体は一体に形成され、前記シャフトは前記弁孔の内径に略等しい外径を有していることを特徴とする請求項４記載の膨張弁。
【請求項６】
前記中央穴は、ボディの前記パワーエレメントが取り付けられる側から反対側の端面近傍まで開けられて、前記中央穴の底部が外部から外力を受けることで内側に変形できる程度の厚さに形成され、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングの荷重を前記底部が内側に変形する量で調整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、特に自動車用空調装置の冷凍サイクル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】
自動車用空調装置は、一般に、車両用のエンジンによって駆動されるコンプレッサと、コンプレッサによって圧縮された冷媒を凝縮させるコンデンサと、凝縮された冷媒を気液に分離して液冷媒を蓄えておくレシーバと、高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の霧状の冷媒にする膨張弁と、霧状の冷媒を車室内の空気と熱交換することにより蒸発させてコンプレッサへ戻すエバポレータとを備えている。
【０００３】
このような膨張弁としては、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の膨張弁が知られている。温度式の膨張弁は、高温・高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の霧状の冷媒にする弁部と、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ており、パワーエレメントは、感温室内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ものである。
【０００４】
この温度式の膨張弁では、パワーエレメントにエバポレータを出た冷媒の温度および圧力を感知させるために、エバポレータからコンプレッサに戻る冷媒を通過させる低圧戻り通路を有しているが、この低圧戻り通路は、弁部のボディを構成する略角柱形状のブロックを貫通して形成されている。また、このボディのブロックには、配管継手として機能させるために、接続される配管を固定しておくための２個のボルト孔が貫通形成されている。このような低圧戻り通路およびボルト孔は、ブロックを貫通して平行に形成されている孔であることから、このような孔を機械加工にて開けるのではなく、そのような孔が中空押し出し加工によって形成されている素材をボディとして使うことが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。これにより、少なくともこのような低圧戻り通路およびボルト孔の下孔を開ける必要がないため加工コストが低減され、ボディの素材として既に孔が開いているので、材料費の節約にもなって、コストの安い温度式膨張弁を作ることを可能にしている。
【特許文献１】特開平１０−２６７４７０号公報
【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、従来の膨張弁は、弁部のボディを構成する略角柱形状のブロックに、エバポレータからコンプレッサへ戻す冷媒を通過させるストレート形状の低圧戻り通路と、この低圧戻り通路の軸線に平行な軸線を有する２個のボルト孔とが中空押し出し加工により形成され、ボディとして中空部分の材料を節約した素材を使用しているが、押し出し方向から見た中空押し出し材の端面全体の面積に対して中空押し出し加工によって形成される貫通孔の面積の割合が小さく、中空押し出し加工による材料費の節約の効果が少な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、材料費の節約の効果が大きいボディを備え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、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、前記パワーエレメントが感知した温度および圧力に応じて前記エバポレータに送り出す冷媒の流量を制御する弁部とを有している膨張弁において、第１の軸線上に配置され、高圧の冷媒を導入する第１の入口ポートおよび低圧の冷媒を前記エバポレータに導出する第１の出口ポートと、前記第１の軸線に平行な第２の軸線上に配置され、前記エバポレータを出た冷媒が導入される第２の入口ポートおよび導入された冷媒をコンプレッサへ導出する第２の出口ポートと、前記第１の軸線および前記第２の軸線に直交して形成された中央穴に前記第１の入口ポートと前記第１の出口ポートとの連通を妨げるように配置された弁座構成部材と、を備え、前記弁座構成部材は、前記第１の入口ポートに連通する高圧導入穴と前記第１の出口ポートに連通する低圧導出穴とが前記中央穴の軸線方向にずれて形成され、前記高圧導入穴と前記低圧導出穴との間にはこれらを連通する弁孔が形成され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、第１の入口ポートおよび第１の出口ポートを第１の軸線上に配置し、第２の入口ポートおよび第２の出口ポートを第１の軸線と平行な第２の軸線上に配置したことにより、これらを形成するボディとして、第１の入口ポートおよび第１の出口ポートを形成する下孔、第２の入口ポートおよび第２の出口ポートを形成する下孔を中空押し出し加工によって成型したボディ素材を使用することができ、弁座は、第１および第２の軸線に直交して形成された中央穴に、あらかじめ弁孔および弁座を形成した弁座構成部材を第１の入口ポートと第１の出口ポートとの連通を妨げるように配置することによって構成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の膨張弁は、第１の入口ポートおよび第１の出口ポートを同一軸線上に配置し、第２の入口ポートおよび第２の出口ポートを同一軸線上に配置する構成にしたため、これらを形成するボディとして、第１の入口ポートおよび第１の出口ポートを形成する下孔、第２の入口ポートおよび第２の出口ポートを形成する下孔、さらには、配管を固定するボルトを通すためのボルト孔などを中空押し出し加工によって成型したボディ素材を使用することができるので、ボディの材料費を低減させることができる。高圧の第１の入口ポートおよび低圧の第１の出口ポートは、これらの軸線に直交して形成された中央穴に、あらかじめ弁孔および弁座を形成した弁座構成部材を配置することによって隔離されるので、第１の入口ポートおよび第１の出口ポートの同一軸線上の配置を可能にしている。また、精度を要する弁孔および弁座の部分をボディに直接加工するのではなく、弁座構成部材として別体に精密加工することができるので、流量特性のよい膨張弁を容易に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、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はボディ素材の端面図である。
【００１１】
自動車用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１と、圧縮された冷媒を外気との熱交換により凝縮させるコンデンサ２と、凝縮された冷媒を蓄えておくとともに気液に分離するレシーバ３と、分離された液冷媒を絞り膨張させる膨張弁４と、絞り膨張された霧状の冷媒を車室内の空気との熱交換により蒸発させるエバポレータ５とを備え、エバポレータ５にて蒸発された冷媒をコンプレッサ１に戻すことによって冷媒が循環する冷凍サイクルを構成している。
【００１２】
この冷凍サイクルを構成する膨張弁４は、レシーバ３から供給された高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させ、低温・低圧の霧状の冷媒にしてエバポレータ５に送り出す弁部１１と、エバポレータ５を出た冷媒の温度および圧力を感知してエバポレータ５に送り出す冷媒の流量が所定の流量になるように弁部１１を制御するパワーエレメント１２とを備えている。
【００１３】
膨張弁４の弁部１１は、ブロック状のボディ１３を有している。このボディ１３は、図の上方から下端面近傍まで長手方向に開けられた円柱状の中央穴１４を有し、図の下方位置の側面には、高圧配管が接続される入口ポート１５およびエバポレータ５への低圧配管が接続される出口ポート１６が形成され、図の上方位置には、エバポレータ５からの低圧戻り配管が接続される入口ポート１７およびコンプレッサ１への低圧戻り配管が接続される出口ポート１８が形成されている。入口ポート１５および出口ポート１６は、互いに同軸上に形成され、その軸は中央穴１４の軸線と交差していて、中央穴１４を介して互いに連通されている。同様に、入口ポート１７および出口ポート１８についても、互いに同軸上に形成され、その軸は中央穴１４の軸線と交差していて、中央穴１４を介して互いに連通されている。
【００１４】
入口ポート１５および出口ポート１６が開口している中央穴１４の位置には、弁座構成部材１９が配置されている。この弁座構成部材１９は、全体的に円柱形状を有し、その側面には、高圧導入穴１９ａおよび低圧導出穴１９ｂが互いに反対方向から、かつ、長手方向に互いにずらして開けられており、その高圧導入穴１９ａと低圧導出穴１９ｂとの間には、弁孔が形成されており、その弁孔の下側の周縁部がテーパ形状の弁座２０になっている。弁座構成部材１９は、また、弁座２０よりも図の下方部分が下方に開口された筒状部を有し、低圧導出穴１９ｂよりも図の上方部分には、上方に向かって三段に拡径された孔を有している。その三段構成の孔の小径部分には、シャフト２１が挿通され、中径部分には、弁座構成部材１９とシャフト２１との間の隙間をシールするＯリング２２が収容され、大径部分には、Ｏリング２２の脱落防止のために環状部材２３が配置され、かしめ加工によって固定されている。
【００１５】
この円柱形状の弁座構成部材１９は、入口ポート１５と出口ポート１６との連通を妨げるように中央穴１４に圧入により固定されている。このとき、弁座構成部材１９は、高圧導入穴１９ａが入口ポート１５に連通し、低圧導出穴１９ｂが出口ポート１６に連通する向きに向けられている。このように、弁座構成部材１９は、中央穴１４に圧入されたことによって、図２に示されるように、入口ポート１５と出口ポート１６とを流体的に隔離するとともに、図１に示されるように、入口ポート１５と入口ポート１７および出口ポート１８が連通する低圧戻り通路との間、および出口ポート１６と低圧戻り通路との間を流体的に隔離している。
【００１６】
弁座構成部材１９の筒状部には、ボール形状の弁体２４が弁座２０に対して接離自在に配置されている。この弁体２４は、弁体受け２５を介してスプリング２６により閉弁方向に付勢されている。スプリング２６の弁体受け２５とは反対側の端部は、ばね受け部材２７によって受けられている。このばね受け部材２７は、中央穴１４の底部において中央部分が内側に突設された突設部２８に載せられている。
【００１７】
ここで、中央穴１４の底部は、ボディ１３と一体に形成されているもので、突設部２８の周囲が厚みの薄い環状部分に形成されていて、中央部分が外部から外力を受けることで内側に変形することができる変形部材２９を構成している。この変形部材２９は、弁体２４を閉弁方向に付勢するスプリング２６の荷重を調整する機能を有するもので、変形による中央部分の内側へのストローク変化がスプリング２６に対して圧縮する方向に伝達されることで、スプリング２６の荷重を調整するものである。
【００１８】
ボディ１３の図の上端面には、取付穴３０が形成されており、そこにパワーエレメント１２が螺着されている。このパワーエレメント１２は、ダイヤフラム３１を挟んでその両側にアッパーハウジング３２およびロアハウジング３３が配置され、これらの外周縁部をともに溶接することによって形成されている。アッパーハウジング３２とダイヤフラム３１とによって囲まれた部屋は、冷凍サイクルの冷媒に似た特性を有するガスなどが封入されており、低圧戻り通路を通過する冷媒の温度および圧力を感知する感温室を構成している。ロアハウジング３３の中には、ダイヤフラム３１の下面中央部に当接されたセンターディスク３４が配置されている。このセンターディスク３４の下面中央部には、下端部が弁座構成部材１９内の弁体２４に当接されたシャフト２１の上端部が嵌合されていて、冷媒の温度および圧力に応じて感温室内の圧力が変化することによるダイヤフラム３１の変位をシャフト２１を介して弁体２４に伝達するためのものである。
【００１９】
ここで、以上の構成を有する膨張弁４のボディ１３は、図３に示したような中空押し出し加工により形成されたボディ素材３５を使用している。すなわち、このボディ素材３５は、金型から母材を図３の紙面の面に垂直な方向に押し出すことによって形成され、そのときに、入口ポート１５および出口ポート１６の下孔３６と、入口ポート１７および出口ポート１８の下孔３７と、２つのボルト孔３８とが成型される。ボルト孔３８は、ボディ１３を配管継手として機能させるときに、接続される配管を固定しておくためのボルトが挿通されるもので、図示の例では、下孔３６，３７の中心を結ぶ線に対して左右対称に開けられている。また、ボディ素材３５は、下孔３６よりも図の下方部分が細くなるような輪郭にしてあり、内部の下孔３６，３７およびボルト孔３８とともに外形の形状によっても材料の節約を可能にしている。
【００２０】
以上のようにして押し出し方向に下孔３６，３７およびボルト孔３８が貫通形成されたボディ素材３５は、押し出し方向に所定の長さにカットされ、さらに、下孔３６を拡開加工して入口ポート１５および出口ポート１６を形成し、下孔３７を拡開加工して入口ポート１７および出口ポート１８を形成し、中央穴１４およびパワーエレメント１２の取付穴３０を穴あけ加工してボディ１３が形成される。
【００２１】
以上の構成の膨張弁４において、自動車用空調装置が動作しているとき、レシーバ３から入口ポート１５に導入された高圧の液冷媒は、弁座２０と弁体２４との間の隙間を通って流れ、そのときに絞り膨張されて霧状の低温・低圧の冷媒となり、出口ポート１６からエバポレータ５へ送り出される。エバポレータ５で蒸発された冷媒は、入口ポート１７に導入され、中央穴１４を介して出口ポート１８からコンプレッサ１の入口に送られる。このとき、中央穴１４を通過する冷媒の一部は、ロアハウジング３３に導入され、パワーエレメント１２によって導入された冷媒の温度および圧力、すなわち過熱度が感知される。パワーエレメント１２は、たとえば冷凍負荷が高くなって、冷媒の温度が高くなるか圧力が低くなると、感温室内の圧力がロアハウジング３３内の圧力よりも相対的に高くなるので、ダイヤフラム３１が図の下方へ変位し、シャフト２１を介して弁体２４を開弁方向に付勢し、エバポレータ５へ送り出す冷媒の流量を増加させるように作用する。逆に、エバポレータ５から戻ってきた冷媒の温度が低くなるか圧力が高くなると、パワーエレメント１２は、エバポレータ５へ送り出す冷媒の流量を低下させるように作用する。
【００２２】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、この図４および図５において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２３】
この第２の実施の形態に係る膨張弁４ａは、高圧の冷媒が閉弁方向に作用する第１の実施の形態に係る膨張弁４と比較して、高圧の冷媒が開弁方向に作用する構成にした点で異なっている。すなわち、弁座構成部材１９は、中央穴１４への圧入時に、弁孔よりもパワーエレメント１２の側に高圧の入口ポート１５と連通する高圧導入穴１９ａが配置され、弁孔よりもスプリング２６のある側に低圧の出口ポート１６と連通する低圧導出穴１９ｂが配置される向きになっている。
【００２４】
弁体２４は、シャフト２１と一体に形成されている。シャフト２１は、弁体２４から弁孔を介して高圧導入穴１９ａ内に延びる小径部２１ａと、高圧導入穴１９ａからパワーエレメント１２のセンターディスク３４まで延びる大径部２１ｂとからなっていて、その大径部２１ｂの外径は、弁孔の内径に略等しく形成されている。これにより、弁体２４が高圧導入穴１９ａに導入された高圧を開弁方向に受ける面積と、同じ高圧をシャフト２１の大径部２１ｂが閉弁方向に受ける面積とが等しくなるので、パワーエレメント１２による弁部１１の制御に、高圧の圧力変動の影響を受けることはない。また、この膨張弁４ａは、高圧をキャンセルする構成を有しているので、パワーエレメント１２としては、高圧に対抗するパワーは不要であり、スプリング２６の付勢力に抗して弁体２４を作動させるだけのパワーがあればよい。そのため、パワーエレメント１２は、第１の実施の形態に係る膨張弁４のものよりも小型のものを使用することができる。
【００２５】
このパワーエレメント１２は、かしめ加工によってボディ１３に固定されるが、図４の例では、２種類のかしめ加工を例示している。すなわち、パワーエレメント１２は、その周縁部がボディ１３の上端面に形成された取付穴３０に嵌め込まれているが、第１のかしめ加工３９によれば、パワーエレメント１２の周縁部がその外周に沿ってボディ１３の上端面を筒状のたがねで切り起こすことにより固定される。また、第２のかしめ加工４０では、パワーエレメント１２の周縁部に沿ってボディ１３の上端面に立設された筒状部を内側に倒れ込むように変形させることによってパワーエレメント１２を固定している。
【００２６】
このような構成の膨張弁４ａは、第１の実施の形態に係る膨張弁４と同じ動作をするので、ここでは、膨張弁４ａの動作の説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１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】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】ボディ素材の端面図である。
【図４】本発明の第２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５】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  コンプレッサ
２  コンデンサ
３  レシーバ
４，４ａ  膨張弁
５  エバポレータ
１１  弁部
１２  パワーエレメント
１３  ボディ
１４  中央穴
１５  入口ポート
１６  出口ポート
１７  入口ポート
１８  出口ポート
１９  弁座構成部材
１９ａ  高圧導入穴
１９ｂ  低圧導出穴
２０  弁座
２１  シャフト
２１ａ  小径部
２１ｂ  大径部
２２  Ｏリング
２３  環状部材
２４  弁体
２５  弁体受け
２６  スプリング
２７  ばね受け部材
２８  突設部
２９  変形部材
３０  取付穴
３１  ダイヤフラム
３２  アッパーハウジング
３３  ロアハウジング
３４  センターディスク
３５  ボディ素材
３６，３７  下孔
３８  ボルト孔
【図１】
2008309340.tif 000003
【図２】
2008309340.tif 000004
【図３】
2008309340.tif 000005
【図４】
2008309340.tif 000006
【図５】
2008309340.tif 000007