(57)【要約】【課題】膨張弁の上流側の圧力変動による動作不安定をなくしつつ小型化を可能にする。【解決手段】弁体１４をダイヤフラム５の変位に追従して開閉方向に動かすためのスプリング１９を弁体１４とパワーエレメント１との間に配置し、そのスプリング１９がシャフト１３に設けたストッパ１６を介してシャフト１３をパワーエレメント１の方向に付勢する構成にし、ボディ１２のパワーエレメントの側と反対側にスプリングおよびアジャストねじの配置を不要にして膨張弁を小型化する。シャフト１３とのディスク７の当接部分を斜面８にしてシャフト１３に横荷重を与え、圧力変動による弁部２の動作不安定状態を抑制する。弁部２をパワーエレメント１にねじ込んで結合する螺着構造にしてその螺入量でスプリング１９の荷重を調整し、これによって膨張弁のセット値を調整するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側の冷媒の流量を制御する弁部と低圧側の冷媒の温度および圧力に応じて前記弁部の弁体を駆動するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、
前記弁部側の先端に弁体が固着され、低圧側の冷媒の温度および圧力に応じて変化する前記パワーエレメントのダイヤフラムの変位を前記弁部の前記弁体に伝達するシャフトと、
前記ダイヤフラムと前記シャフトとの間に配置されて前記シャフトとの当接面が前記シャフトの軸線に対して斜めに傾いているディスクと、
前記弁体と前記パワーエレメントとの間にて前記弁体側の一端が前記弁部のボディに対して相対変化しない部分に当接され、他端が前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝えるシャフトに掛止された金属ばね材によるストッパに当接するように前記シャフトの回りに配置されて前記シャフトを前記パワーエレメントの方向に付勢するスプリングと、
前記スプリングの荷重を前記パワーエレメントに前記弁部ボディを螺入する量で可変させることによりセット値の調整を可能にした前記弁部と前記パワーエレメントとの結合部と、
を備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記パワーエレメントが冷媒配管の継手を構成するケースの外側に配置されるタイプ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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の中で高温・高圧の液冷媒を膨張させ低温・低圧にしてエバポレータに供給するとともにエバポレータ出口での冷媒の状態が所定の過熱度になるように冷媒流量を制御する膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エアコンシステムでは、コンプレッサによって圧縮された高温・高圧のガス冷媒をコンデンサで凝縮し、凝縮された液冷媒を膨張弁で断熱膨張させることにより低温・低圧の冷媒にし、それをエバポレータで蒸発させてコンプレッサに戻すような冷凍サイクルが形成されている。低温の冷媒が供給されるエバポレータは、車室内の空気と熱交換を行うことで、冷房を行う。
【０００３】
膨張弁は、エバポレータ出口側の冷媒の温度および圧力の変化を感知して内部の圧力が昇降するパワーエレメントと、そのパワーエレメント内の圧力の昇降に基づいてエバポレータ入口側に供給する冷媒の流量を制御する弁部とから構成されている。
【０００４】
パワーエレメント内の圧力の変化は、軸線方向に延びるシャフトを介して弁部の弁体に伝達され、これによって弁部を開閉動作させることにより、冷媒の流量を制御するようにしている。弁部に供給される高温・高圧の冷媒は、その上流側にて圧力変動することがある。その圧力変動は、弁部の弁体に作用して弁体を開閉方向に振動させ、これによって、膨張弁の動作を不安定にすることがある。このような圧力変動に対する影響を抑えるため、シャフトに横荷重を与えて軸線方向の動きを鈍くし、圧力変動による弁体の微少振動を抑制して異音発生を抑える方法がとられている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方、自動車用エアコンシステムに用いられている膨張弁は、一般に、組み立て時に弁が開き始めるときの値であるセット値を調整する必要がある。セット値の調整は、パワーエレメントに対抗して弁体を付勢するスプリングとそのスプリングの荷重を調整するアジャストねじとによって行われている。このようなスプリングおよびアジャストねじは、弁体の外側、つまり弁体に対してパワーエレメントのある側と反対側に設けられ、セット値の調整を容易にしている。
【０００６】
このため、弁体の外側には、スプリングを収容し、アジャストねじを螺着する部分が必要になり、軸線方向のボディの寸法が必然的に長くなって、小型化を阻害していた。これに対し、弁体とパワーエレメントとの間にスプリングを配置するようにしてボディの長さを短くし、小型化することが行われている。この場合のセット値の調整は、パワーエレメントのハウジングとボディとを螺着構造とし、そのハウジングへのボディのねじ込み量で行うようにしている（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２２２２６８号公報（段落番号〔００２８〕〜〔００２９〕，図１）
【特許文献２】
特開平１１−８３２４３号公報（段落番号〔００１４〕，図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張弁では、弁体の微振動の防止と小型化を両立させようとすると、構造が複雑になるという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、上流側の圧力変動による動作不安定をなくしつつ小型化を可能にした簡単構造の膨張弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、高圧側の冷媒の流量を制御する弁部と低圧側の冷媒の温度および圧力に応じて前記弁部の弁体を駆動するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、前記弁部側の先端に弁体が固着され、低圧側の冷媒の温度および圧力に応じて変化する前記パワーエレメントのダイヤフラムの変位を前記弁部の前記弁体に伝達するシャフトと、前記ダイヤフラムと前記シャフトとの間に配置されて前記シャフトとの当接面が前記シャフトの軸線に対して斜めに傾いているディスクと、前記弁体と前記パワーエレメントとの間にて前記弁体側の一端が前記弁部のボディに対して相対変化しない部分に当接され、他端が前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体に伝えるシャフトに掛止された金属ばね材によるストッパに当接するように前記シャフトの回りに配置されて前記シャフトを前記パワーエレメントの方向に付勢するスプリングと、前記スプリングの荷重を前記パワーエレメントに前記弁部ボディを螺入する量で可変させることによりセット値の調整を可能にした前記弁部と前記パワーエレメントとの結合部と、を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１１】
このような膨張弁によれば、スプリングが弁体よりもパワーエレメントの側に配置され、ストッパを介してシャフトをパワーエレメントの方向に付勢する構成にしたことで、膨張弁の小型化が可能になり、シャフトがその軸線に対して斜めに傾いているディスクの当接面にスプリングによる付勢状態で当接する構造にした。これにより、シャフトには、横荷重が掛かり、上流側の圧力変動によるハンチングなどの動作不安定状態を回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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は本発明による膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【００１３】
この膨張弁は、図の上部に示されるパワーエレメント１と図の下部に示される弁部２とから構成されている。
パワーエレメント１は、金属製のアッパーハウジング３およびロアハウジング４を有しており、アッパーハウジング３とロアハウジング４との間には、これらによって囲まれた空間を仕切るように可撓性のある薄い金属製のダイヤフラム５が配置されている。
【００１４】
ダイヤフラム５とアッパーハウジング３とによって囲まれた空間は、冷凍サイクル内を循環させる冷媒と同じ冷媒を充填した後に金属ボール６を溶接して閉止され、これにより感温室を構成している。ダイヤフラム５の図の下面には、ダイヤフラム受け盤であるディスク７が配置されている。
【００１５】
このディスク７は、ダイヤフラム５と当接している平面に対して斜めに傾斜された斜面８と、ロアハウジング４の内壁面と摺動する摺動部９とが一体に形成されている。
【００１６】
ロアハウジング４の下方の開口端には、ホルダ１０が溶着されており、その溶着された外周部の一部には、ディスク７が配置されているダイヤフラム５の下側の空間を開放する均圧穴１１が設けられている。
【００１７】
弁部２は、そのボディ１２の軸線方向に進退自在に配置されたシャフト１３を有し、そのシャフト１３の上端部は、ホルダ１０を貫通し、ダイヤフラム５の下側の空間に延びていて、ディスク７の斜面８に当接している。シャフト１３の下端部は、ボール形状の弁体１４がスポット溶接されており、したがって、この弁体１４は、シャフト１３の進退動作に連動してボディ１２に一体に形成された弁座１５に対し接離自在にされている。
【００１８】
シャフト１３は、また、その上方位置に溝が周設されていて、その溝にはストッパ１６が嵌合されている。このストッパ１６は、金属ばね材またはＥリングと呼ばれる留め具が使用される。ストッパ１６とボディ１２内に形成された段部との間には、ワッシャ１７，１８を介してスプリング１９がシャフト１３を取り巻くように配置されている。これにより、スプリング１９は、ボディ１２に関してシャフト１３をディスク７の斜面８に常時付勢してシャフト１３に横荷重を与えると同時に、シャフト１３に固着された弁体１４を弁閉方向に付勢する。このスプリング１９は、また、弁座１５の下流側の空間とスプリング１９が収容されている低圧側空間との間で冷媒の内部漏れを防止するために配置されたＯリング２０がシャフト１３の軸線方向の進退動作により設置場所から離脱しないようワッシャ１８を介して押える機能も有している。
【００１９】
そして、ボディ１２の上部外周面とホルダ１０の垂下部内周面とにねじ山が螺刻されており、ボディ１２とホルダ１０とを螺着することにより、弁部２とパワーエレメント１とを結合している。この膨張弁のセット値は、ボディ１２をパワーエレメント１のホルダ１０に螺入する量を可変してスプリング１９の荷重を変えることにより調整される。
【００２０】
なお、ボディ１２に周設されたＯリング２１は、高圧の冷媒が導入される空間と膨張された低圧の冷媒が流れる空間とがボディの外周部を介して連通するのを防止し、Ｏリング２２は、膨張された低圧の冷媒が流れる空間と感温室に連通する空間とがボディの外周部を介して連通するのを防止している。
【００２１】
図２は膨張弁のケースへの装着例を示す中央縦断面図である。
本発明による膨張弁は、ケース２３に装着して使用されるもので、弁部２がケース２３内に配置され、パワーエレメント１がケース２３の外側に配置されるタイプのものである。このケース２３は、冷媒配管の継手を構成する金属製のもので、図の上部から弁部２を挿入する装着穴２４と、コンデンサからの配管が接続される接続穴２５と、エバポレータへの配管が接続される接続穴２６と、エバポレータからの配管が接続される接続穴２７と、圧縮機への配管が接続される接続穴２８とを有している。
【００２２】
膨張弁のケース２３への取り付けは、まず、弁部２を装着穴２４に挿入し、ホルダ１０の垂下部外周面に螺刻されたねじ部によってパワーエレメント１をケース２３に螺入することにより行なわれる。このとき、接続穴２７，２８に連通する低圧空間と大気との間をＯリング２９によってシールするようにしている。
【００２３】
以上の構成の膨張弁において、コンプレッサからコンデンサを介して圧送された高温・高圧冷媒は、接続穴２５に入り、弁体１４と弁座１５との間の隙間を通って低温・低圧の冷媒となり、接続穴２６からエバポレータに供給される。エバポレータで蒸発された冷媒は、接続穴２７に戻り、ここから接続穴２８を介してコンプレッサに戻る。エバポレータから戻ってきた冷媒が接続穴２７，２８を通過するとき、その冷媒の温度がパワーエレメント１の感温室にて検知される。
【００２４】
車室内の温度が低くなってエバポレータから戻ってくる冷媒の温度が低くなった場合、感温室内の温度が下がり、感温室内の圧力が低下して、ダイヤフラム５が図の上方に変位する。このとき、シャフト１３は、スプリング１９によって図の上方へ押し上げられているので、ディスク７と共に上方へ移動し、弁体１４が弁座１５側に移動して弁開度が小さくなり、この弁部２を通過する冷媒流量が減らされる。
【００２５】
逆に、車室内の温度が高くなって、エバポレータから戻ってくる冷媒の温度が高くなると、感温室内の温度および圧力が上がるため、ダイヤフラム５は図の下方へ変位し、ディスク７を介してシャフト１３がスプリング１９の付勢力に抗して図の下方へ押し下げられる。これにより、弁体１４と弁座１５との間の流路面積が増加し、エバポレータに供給される冷媒流量が増加する。
【００２６】
シャフト１３がディスク７の斜面８に当接したままスプリング１９によって図の上方へ押し上げられていることにより、シャフト１３には図の左方向への横荷重が働き、弁体１４が受ける高圧の冷媒の圧力変動に対して軸線方向の動きが抑制されるとともに、ディスク７が受ける反力によって摺動部９をロアハウジング４の内壁面に押し付ける作用をするので、そのときの摺動抵抗によっても、シャフト１３の軸線方向の動きを抑制している。
【００２７】
図３は膨張弁のケースへの別の装着例を示す中央縦断面図である。この図３において、図２に示した要素と同じ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。
【００２８】
この装着例では、膨張弁との結合部を強度の面から螺着構造にするのが困難な樹脂製のケース３０を用いた場合を示している。このケース３０は、図の上部外周面に溝部３１が形成され、上面はロアハウジング４の外形に合わせた形に形成されている。
【００２９】
膨張弁のケース３０への取り付けは、まず、弁部２を装着穴２４に挿入し、上端が内側に絞られた円筒状のカップリング３２をパワーエレメント１のアッパーハウジング３の上から被せ、カップリング３２の下端部を内側にかしめ加工してケース３０の溝部３１に係止する。これによって膨張弁をケース３０に固定することができる。なお、弁部２をケース３０の装着穴２４に挿入するとき、接続穴２７，２８に連通する低圧空間と大気との間をシールするＯリング３３がホルダ１０の垂下部外周面に設けられた状態で行なわれる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、弁体をダイヤフラムの変位に追従して開閉方向に動かすためのスプリングを弁体よりもパワーエレメントの側に配置し、そのスプリングがシャフトに設けたストッパを介してシャフトをパワーエレメントの方向に付勢する構成にした。これにより、弁体に対してパワーエレメントの側と反対側にスプリングおよびアジャストねじを配置する必要がないので、膨張弁を小型化することができる。
【００３１】
また、シャフトの先端と当接するディスクの当接部分を斜面にしたことでシャフトに横荷重が働き、高圧圧力の圧力変動による弁部の動作不安定状態を抑制できる。
【００３２】
さらに、パワーエレメントと弁部との結合部分を螺着構造にしたことで、弁部のパワーエレメントへの螺入量でスプリングの荷重を調整し、これによって膨張弁のセット値を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図２】膨張弁のケースへの装着例を示す中央縦断面図である。
【図３】膨張弁のケースへの別の装着例を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
１  パワーエレメント
２  弁部
３  アッパーハウジング
４  ロアハウジング
５  ダイヤフラム
６  金属ボール
７  ディスク
８  斜面
９  摺動部
１０  ホルダ
１１  均圧穴
１２  ボディ
１３  シャフト
１４  弁体
１５  弁座
１６  ストッパ
１７，１８  ワッシャ
１９  スプリング
２０，２１，２２  Ｏリング
２３  ケース
２４  装着穴
２５，２６，２７，２８  接続穴
２９  Ｏリング
３０  ケース
３１  溝部
３２  カップリング
３３  Ｏリング
【図１】
2004190947.tif 000003
【図２】
2004190947.tif 000004
【図３】
2004190947.tif 000005