(57)【要約】【課題】弁部からパワーエレメントへの冷媒内部漏れのない、低コストの膨張弁にすること。【解決手段】パワーエレメント２の駆動力を弁体２０へ伝達するシャフト８を保持しているボディ１１に、パワーエレメント２の側から装着できるよう装着穴を形成し、その装着穴にＯリング１２を配置して、低温の冷媒がパワーエレメント２の方へ内部漏れするのを防止し、そのＯリング１２を装着穴から抜け出ないよう圧縮コイルスプリング１６で押さえる構造にした。この圧縮コイルスプリング１６は、シャフト８をパワーエレメント２の方向に付勢するスプリングで兼用させることにより、低コストの膨張弁にすることができる。【選択図】        図１
2004347228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の流量を制御する弁部のボディに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が結合された膨張弁において、
前記ボディを貫通して延びていて前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体へ伝達するシャフトと、
前記シャフトを保持する前記ボディに前記パワーエレメントの側から形成された装着穴に配置されて、前記シャフトと前記ボディとの間の隙間をシールするシールリングと、
前記シールリングの移動を規制するように前記シャフトの回りに配置されたスプリングと、
を備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記スプリングは、前記シールリングを押さえている端部と反対側の端部が前記シャフトに固定されたストッパに当接していて前記シャフトを前記パワーエレメント側へ付勢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】
【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て低温・低圧にした冷媒を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温度式の膨張弁に関する。
【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膨張させることで低温・低圧の冷媒にし、それをエバポレータにて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、冷房が行われる。
【０００３】
この冷凍サイクルで使用される膨張弁として、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が昇降圧するパワーエレメントと、そのパワーエレメント内の昇降圧に基づいてエバポレータ入口側に供給される冷媒の流量を制御する弁部とから構成されたものが知られている（たとえば、特許文献１，２参照。）。これらの膨張弁では、パワーエレメントと弁部の弁体との間に、ボディを貫通して延びるシャフトを備え、パワーエレメントの駆動力を弁体へ伝達するようにしている。このシャフトは、エバポレータの入口に連通する弁部の下流側の低圧空間とエバポレータの出口に連通するパワーエレメントの冷媒温度感知部の均圧空間との間に延在していて、ボディに軸線方向に進退自在に保持されている。シャフトの両端が位置する空間には、冷媒がエバポレータを通過する際に生じる圧力損失によって必ず圧力差が存在しているため、弁部側の低圧空間の冷たい冷媒がシャフトとボディとの間の隙間を通ってパワーエレメント側の均圧空間に漏れ出ることがある。冷媒の内部漏れを起こすと、エバポレータ出口の冷媒の温度および圧力を感知するパワーエレメントは誤動作することになる。
【０００４】
この冷媒内部漏れを防ぐため、特許文献１に記載の膨張弁では、シャフトとボディとの間にＯリングを配置してそれらの隙間をシールする構造にしている。また、特許文献２に記載の膨張弁では、シャフトにＯリング溝を設け、そのＯリング溝にＯリングを組み込んで、シャフトとボディとの間の隙間をシールする構造にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１４７０７号公報（段落番号〔００２０〕，図１）
【特許文献２】
特開２００２−３１０５３８号公報（段落番号〔００１４〕，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の膨張弁では、シャフトに設けたＯリングがシャフトの進退移動によって動かないように、Ｏリングを挟持しているボディをかしめ加工することによりボディで押さえる構成にしているので、かしめ加工が必要なことと、かしめ寸法がばらつくことによりシール性が確保できない可能性があり、かしめ工数が必要なことによるコストアップとシール性能の信頼性が落ちるという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の膨張弁では、ＯリングをシャフトのＯリング溝に装着した状態で、シャフトをボディに挿入することで膨張弁の組み立てを行っており、そのシャフトの挿入の際にＯリングがボディの開口部に摺動させながら挿入することになるが、その挿入距離が長く、また、シャフト径が太くてボディと接触する周長が長いことから、Ｏリングを入れにくくし、組み立て工数がアップし、さらに、挿入の際にＯリングを傷め、Ｏリングの耐久性に影響を与えるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、弁部からパワーエレメントへの内部漏れのない、低コストの膨張弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、冷媒の流量を制御する弁部のボディに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が結合された膨張弁において、前記ボディを貫通して延びていて前記パワーエレメントの駆動力を前記弁体へ伝達するシャフトと、前記シャフトを保持する前記ボディに前記パワーエレメントの側から形成された装着穴に配置されて、前記シャフトと前記ボディとの間の隙間をシールするシールリングと、前記シールリングの移動を規制するように前記シャフトの回りに配置されたスプリングと、を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１０】
このような膨張弁によれば、シールリングをスプリングで押さえる構成にしている。これにより、シールリングの移動を規制する部分を簡単な構造で構成でき、冷媒の内部漏れのない、低コストの膨張弁にすることができる。
【００１１】
また、本発明では、スプリングとして、弁部の弁体を閉弁方向に付勢するために、弁体が結合されているシャフトをパワーエレメントの方へ付勢しているスプリングを利用することができ、シールリングの押さえ構造を特別な部材を使用することなく構成できる。
【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、弁部１と、その上部に設けられたパワーエレメント２とから構成されている。パワーエレメント２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。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を溶接して閉止され、これにより感温室６を構成している。
【００１４】
ダイヤフラム５の下面には、ディスク７が配置されている。このディスク７は、その中央部分に傾斜面を有し、その傾斜面にダイヤフラム５の変位を弁部１に伝達するためのシャフト８の上端部が当接するようにしている。これにより、シャフト８は、ディスク７によって横方向の荷重が与えられて軸線方向の動きが抑えられ、この膨張弁に供給される高圧冷媒の圧力変動に対し敏感に反応しないようにして、ハンチングを防止している。
【００１５】
ディスク７の下方には、ダイヤフラム５の変位を伝達するためのシャフト８の上端部を保持するホルダ９が、ロアハウジング４の開口端縁部に溶接により固定して配置されている。このホルダ９には、均圧穴１０が開けられており、ディスク７が配置されたダイヤフラム５の下側の空間にエバポレータから戻ってきた冷媒が導入されるようにしている。
【００１６】
ホルダ９には、弁部１のボディ１１の上端部が螺着されている。ボディ１１は、その中心にシャフト８を挿通し、中央部分で軸線方向に進退自在に保持している。ボディ１１の上部は、中空形状に形成されており、その中空部の底部には段差が設けられていており、その小径の中空部は、Ｏリング１２を収容する部分を構成している。このＯリング１２は、その小径の中空部に適度につぶされた状態で挿入されていることにより、シャフト８とボディ１１との間の隙間をシールしている。
【００１７】
シャフト８は、ホルダ９内に位置する部分に嵌合溝が形成され、その嵌合溝にはたとえばＥリングのようなストッパ１３が嵌合されている。ストッパ１３とＯリング１２との間におけるボディ１１の中空部には、ワッシャ１４，１５を介して圧縮コイルスプリング１６が配置されている。この圧縮コイルスプリング１６は、小径の中空部に挿入されているＯリング１２がシャフト８の軸線方向の進退移動により小径の中空部から離脱することがないようＯリング１２を押さえ付ける機能と、シャフト８をパワーエレメント２の側に付勢して先端が常にディスク７に当接するようにする機能とを有している。
【００１８】
ボディ１１の図の下方端には、コンデンサから供給された高温・高圧の液冷媒が導入される冷媒入口１７が開口している。ボディ１１は、また、その冷媒入口１７の冷媒流入方向に対して直交する方向に穿設されてエバポレータの入口に連通する冷媒出口１８を有している。冷媒入口１７と冷媒出口１８との間には、ボディ１１の軸線方向に穿設された弁孔を有し、その冷媒入口１７の側の開口縁部が弁座１９を構成している。この弁座１９に対向して冷媒入口１７の側には、ボール形状の弁体２０が配置され、その弁体２０は、弁孔を介して延びるシャフト８の下端面にスポット溶接により固定されている。したがって、ダイヤフラム５の変位に伴ってシャフト８がその軸線方向へ進退移動することにより、弁体２０が弁座１９に対して接離動作を行い、コンプレッサ、コンデンサを経て冷媒入口１７に入ってきた冷媒は、弁体２０と弁座１９との間にできる隙間を通過する際に断熱膨張されることになる。
【００１９】
以上の構成の膨張弁において、コンデンサから冷媒入口１７に供給される高温・高圧の冷媒は、弁部１の弁体２０と弁座１９との間の隙間を通り、ここで膨張されて低温・低圧の冷媒となり、冷媒出口１８からエバポレータに供給される。エバポレータから戻ってきた冷媒は、その温度および圧力をパワーエレメント２が感知しながらコンプレッサの方へと流れる。
【００２０】
ここで、冷房負荷が小さくなるなどして、エバポレータから戻ってきた冷媒の温度が低くなるとそれに伴ってパワーエレメント２の感温室６内の温度が下がり、感温室６内の圧力が低下する。これにより、ダイヤフラム５は上方に変位し、シャフト８が圧縮コイルスプリング１６に押し上げられて、ディスク７と共に上方へ移動する。その結果、弁体２０が弁座１９の側に移動するので、弁開度が小さくなり、弁部１で膨張されてエバポレータに供給される冷媒流量を減少させるようにする。
【００２１】
逆に、冷房負荷が大きくなるなどして、エバポレータから戻ってくる冷媒の温度が高くなると、パワーエレメント２の感温室６内の温度が上がるため、感温室６内の圧力が上昇し、ディスク７を介してシャフト８が圧縮コイルスプリング１６の付勢力に抗して押し下げられる。そのため、弁体２０が弁座１９から離れる方向へと移動して弁開度が大きくなり、エバポレータに供給される冷媒流量を増加させる。
【００２２】
このとき、エバポレータの出入口の圧力差により、冷媒出口１８における低温・低圧の冷媒がシャフト８と弁部１のボディ１１との間の隙間を通ってパワーエレメント２の側へ流れようとするが、圧縮コイルスプリング１６によって押さえ付けられたＯリング１２がその隙間を遮断しているので、弁部１にて冷媒の内部漏れが生じることはない。
【００２３】
以上、本発明をその好適な実施の形態について詳述したが、本発明は、この特定の実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記の実施の形態では、シャフト８に設けるストッパ１３を、シャフト８に形成した嵌合溝に嵌合したＥリングで構成したが、半径方向内側に突出するように複数の爪を有し、その爪の先端に外接する円の径がシャフトの径よりも小さく形成されたＳＩリングで構成してもよい。この場合、ストレートのシャフトが使用され、そのシャフトが挿入されるようにＳＩリングを押し込んだときに、圧縮コイルスプリングで押されるが、爪がシャフトに対して食い込むように作用するので、抜け出ることなくシャフトに固定される。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ボディを貫通して延びていてパワーエレメントの駆動力を弁体へ伝達するシャフトとこれ保持するボディとの間の隙間を、パワーエレメントの側から形成された装着穴に配置したシールリングでシールし、そのシールリングをシャフトの軸線方向の動きによって移動しないようスプリングで押さえ付ける構成にした。これにより、シールリングの固定にかしめ加工などを要しないため、シールリングを装着する装着穴の正確な溝寸法を安定して確保できる。しかも、シールリングは、その装着時に傷めてしまうことがないため、耐久性およびシール性を安定して維持することができる。
【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。
【符号の説明】
１  弁部
２  パワーエレメント
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  感温室
７  ディスク
８  シャフト
９  ホルダ
１０  均圧穴
１１  ボディ
１２  Ｏリング
１３  ストッパ
１４，１５    ワッシャ
１６  圧縮コイルスプリング
１７  冷媒入口
１８  冷媒出口
１９  弁座
２０  弁体
【図１】
2004347228.tif 000003