(57)【要約】【課題】膨張弁の弁体の急速な応答を回避して冷媒の通過音の低減を図る。【解決手段】膨張弁１０１’の弁本体３０は弁室３５を有し、弁体３２ｄとオリフィス３２ａとの流量を開閉して流路３２ｃからエバポレータへ向かう冷媒の流量を制御する。エバポレータから戻る冷媒は流路３４を通過し、コンプレッサ側へ戻る。弁体３２ｄを操作するロッド３１６’に遅延部材５０が嵌装してある。コンプレッサ起動時に流路３４内の圧力が負圧となり、パワーエレメントは弁体３２ｄを開弁しようとするが、遅延部材５０の存在により急激な開弁は緩和され、冷媒の流動音は低減される。【選択図】　　　　図１
2004138292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側通路と、低圧側通路と、これら通路間を連通するオリフィスと、低圧冷媒通路及び上記オリフィスに対向配置される弁体とをその内部に有する弁本体と、ダイアフラムで区画された圧力室を有する上記弁本体の外部に設けられるパワーエレメントと、上記圧力室の圧力変動に応じた上記ダイアフラムの変位によって上記弁体を駆動する感温駆動棒と、上記弁体により上記オリフィスの開度が制御される膨張弁において、
上記感温駆動棒がロッド部材で構成されると共に上記ロッド部材は、上記パワーエレメントに流入する冷媒の流量を抑制する抑制部材を具備していることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
上記抑制部材は、上記ロッド部材に圧入されて上記低圧冷媒通路とパワーエレメント間に配置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】
上記ロッド部材は、その一端が上記ダイアフラムに当接するストッパ部に形成された突起部内に嵌合し、その他端が上記弁体に当接していることを特徴とする請求項２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、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いられる膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルに用いられる膨張弁として、蒸発器から出た低圧冷媒の温度と圧力に対応して、蒸発器に送出される冷媒の流量を制御するいわゆる温度式膨張弁がある。
この種の膨張弁として、例えば特開２００１−５０６１７号公報（特許文献１参照）に示すように、自動車の空気調和装置の冷凍サイクルに使用されている。
【０００３】
即ち、図２に示すように冷凍サイクル１は、エンジンにより駆動されるコンプレッサ２と、該コンプレッサ２の吐出側に接続されるコンデンサ３と、コンデンサ３に接続されるレシーバ４と、レシーバ４からの液相冷媒を気液二相冷媒に断熱膨張させる膨張弁５と、膨張弁５に接続されるエバポレータ６とから構成されている。
【０００４】
上記膨張弁５には、角柱状のアルミニューム製の膨張弁本体５ａに液相冷媒が流入する高圧側通路５ｂと断熱膨張された気液二相冷媒が流入する低圧側通路５ｃとが設けられ、高圧側通路５ｂと低圧側通路５ｃとはオリフィス７を介して連通し、更に該オリフィス７を通過する冷媒量を調整する弁体８を弁室８ｄに備えている。
【０００５】
また、膨張弁５は、膨張弁本体５ａに低圧冷媒通路５ｄが貫通して形成され、低圧冷媒通路５ｄ内には作動棒９ａが摺動可能に配置され、該作動棒９ａは、膨張弁本体５ａの上部に固定されたパワーエレメント部９により駆動される。該パワーエレメント部９はその内部がステンレス製のダイアフラム９ｄによって気密に区画され、上部気密室９ｃと下部気密室９ｃ’とが、上カバー９ｆと下カバー９ｆ’とによって形成されている。作動棒９ａの上端の円盤部９ｅはダイアフラム９ｄに当接する。さらに、パワーエレメント部９において、上カバー９ｆの中央部には、チューブ装着穴９ｇが穿設され、該チューブ装着穴９ｇにはキャピラリチューブ９ｈが取り付けられている。また、下カバー９ｆ’は弁本体５ａに螺着により取り付けられ、弁本体５ａに固定さている。
【０００６】
更に、膨張弁本体５ａの下部には、支持部材８ｃを介して弁体８を閉弁方向に押圧する圧縮コイルばね８ａが弁室８ｄ内に配設されており、弁室８ｄは膨張弁本体５ａと螺合する調節ねじ８ｂにより形成され、Ｏリング８ｅにより気密が保持される。また、作動棒９ａの摺動により弁体８を開弁方向に移動する作動棒９ｂが作動棒９ａの下端に当接している。
【０００７】
そして、パワーエレメント部９内の作動棒９ａが低圧冷媒通路５ｄ内の温度を前記上部圧力室９ｃに伝達し、その温度に応じて上部圧力室９ｃの圧力が変化する。例えば、温度が高い場合は上部圧力室９ｃの圧力が上昇して前記ダイアフラム９ｄが作動棒９ａを押し下げると、弁体８は開弁方向に移動してオリフィス７の冷媒通過量が増加し、エバポレータ６の温度が下げられる。
【０００８】
一方、温度が低い場合には、上部圧力９ｃの圧力が下降し、前記ダイアフラム９ｄによる作動棒９ａを押し下げる力が弱まり、弁体８は閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね８ａにより閉弁方向に移動してオリフィス７の冷媒通過量が減少し、エバポレータ６の温度が上げられる。
【０００９】
このように膨張弁５は、低圧冷媒通路５ｄ内の温度変化に応じて、弁体８を移動させてオリフィス７の開口面積を変化させ、冷媒通過量を調整してエバポレータ６の温度調整を図っている。そして、この種の膨張弁５においては、液相冷媒から気液二相冷媒に断熱膨張させるオリフィス７の開口面積は、弁体８を閉弁方向に押圧するばね荷重可変の圧縮コイルばね８ａのばね荷重を調節ねじ８ｂで調節することによって設定されている。
【００１０】
また、図３は従来の膨張弁の他の例を示す縦断面図であり、冷媒サイクル１と共に示しており、図２とは感温駆動棒の構成が相違している（例えば、特許文献２参照）。図３に示す膨張弁１０１では、弁本体３０は、図２に示す従来例と同様の弁本体が用いられており、基本的にはエバポレータ６に送り込まれる高圧冷媒が通る高圧側通路３２ｂと低圧側通路３２ｃとの間に形成されらオリフィス３２ａと、上記オリフィス３２ａに上記冷媒の上流側から対向するように配置された球状の弁体３２ｄと、上記弁体を上流側から上記オリフィスに向けて付勢するための付勢手段３２ｅと、上記付勢手段の付勢力を上記弁体３２ｄに伝えるために上記付勢手段と上記弁体との間に配設された弁部材３２ｆと、エバポレータ６から送り出される低圧冷媒の温度に対応して動作するパワーエレメント部３６と、弁体３２ｄとの間に配置される感温棒と作動棒とが一体に形成されたオリフィス内を挿通する感温駆動棒３１８を設け、上記パワーエレメント部３６の動作に応じて上記弁体３２ｄを上記オリフィス３２ａに対して接離させるようにしたことにより、オリフィスを通過する冷媒流量を制御するようになっている。
【００１１】
パワーエレメント部３６は、可撓性のある金属薄板であるステンレス製のダイアフラム３６ａと、このダイアフラム３６ａを挟んで互いに密着して設けられ、上記ダイアフラムを気密壁面として、その上下に区画された二つの圧力室となる上部圧力室３６ｂ及び下部圧力室３６ｃをそれぞれ構成する気密壁となるステンレス製の上カバー３６ｄ及び下カバー３６ｈと、上部圧力室３６ｂにダイアフラム駆動媒体となる所定冷媒を封入するためのめくら栓３６ｉとを備え、下部圧力室３６ｃはオリフィス３２ａの中心線に対して同心的に形成された均圧孔３６ｅを介して低圧冷媒通路３４に連通されている。低圧冷媒通路３４には、エバポレータ６からの冷媒蒸気が流れ、通路３４は気相冷媒の通路となり、その気相冷媒の圧力が均圧孔３６ｅを介して下部圧力室３６ｃに負荷されている。また、下カバー３６ｈには、筒状の取付座３６２が形成され、取付座３６２がねじ孔３６１に螺着により取付けられ、弁本体３０に固定されている。
【００１２】
感温駆動棒３１８は、その上端部３６ｋが分離されて別体に構成されると共に、感温棒は作動棒と一体に例えばステンレス製の細径のロッド部材３１６として構成されてる。その上端部３６ｋは、ダイアフラム３６ａの下面に当接される一端部が径方向に拡大されたストッパ部３１２に形成されると共に他端部が中央部に突起部３１５を形成して下部圧力３６ｃ内に摺動自在に挿入される大径部３１４に形成されてなる。さらに、ロッド部３１６の上端は大径部３１４の突起部３１５の内部に嵌合し、その下端が弁体３２ｄに当接している。
感温棒を構成するロッド部材３１６は、パワーエレメント部３６のダイアフラム３６ａの変位に応じて低圧冷媒通路３４を横切って進退自在に駆動されるので、ロッド部材３１６に沿って低圧側通路３２ｃと低圧冷媒通路３４間を連通するクリアランス（隙間）が形成されることとなり、この連通を防止するためのロッド部材３１６の外周に密着するＯリング４０を大径の孔３８内に配置し、両通路間にＯリング４０が存在するようにしている。なお、４１はＯリング４０の移動を阻止するためロッド部材３１６に設けられた歯付き止め輪である。
また、３５は弁室であり、オリフィス３２ａと同軸に形成される有底の室であり、高圧側通路３２ｂに連通しプラグ３９によって密閉されており、オリフィス３２ａを介して低圧側通路３２ｃに連通する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−５０６１７号公報（第２頁、図７）
【特許文献２】
特開２０００−３０４３８１号公報（第３頁、図８）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の膨張弁において、コンプレッサ２の起動によって、低圧冷媒通路３４の圧力低下により、パワーエレメント部３６内の上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃとの差圧が大となり、これによるダイアフラム３６ａの変位によりロッド部材３１６は押し下げられることにより弁体３２ｄは急速に応答して、オリフィス３２ａから離間し、弁体３２ｄが全開に近い状態に制御される。この結果、レシーバ４から高圧側通路３２ｂを通ってエバポレータ６に向う冷媒の流量が急速に多くなり、冷媒の流動音が大きくなる場合が生じる。
【００１５】
さらに、上記多量の冷媒が低圧冷媒通路３４からパワーエレメント３６の下部圧力室３６ｃ側へ流入することにより、上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃとの差圧が小となりロッド部材３１６を押し下げる力が弱まり、弁体３２ｄは急速に閉弁方向に制御される。この弁体３２ｄの応答により、オリフィス３２ａの冷媒通過量が急速に減少し、冷媒の流動音は一時的に減少する。この後、冷媒通過量の減少によりエバポレータ６の温度が高くなり、上部圧力室３６ｂの圧力が上昇し、ダイアフラム３６ａがロッド部材３１６を押し下げ弁体３２ｄが再び開弁方向に制御され、この弁体３２ｄの応答により、エバポレータ６に向かう冷媒の流量が急速に多くなり、冷媒の流動にともない再び冷媒の流動音が大きくなる場合が生じる。
【００１６】
かくの如き弁体３２ｄの応答にしたがった冷媒の流動による冷媒流動音が発生すると、冷媒流動音が大きくかつ冷媒流動音が変動するため、人に耳障りな音となり不快感を与えることになる。
【００１７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒のパワーエレメントへの流入を抑制することにより、弁体の急速な応答を回避し、弁体の閉弁方向の応答を緩慢に行い冷媒の流動音を低減することが可能な膨張弁を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る膨張弁は、高圧側通路と、低圧側通路と、これら通路間を連通するオリフィスと、低圧冷媒通路及び上記オリフィスに対向配置される弁体とをその内部に有する弁本体と、ダイアフラムで区画された圧力室を有する上記弁本体の外部に設けられるパワーエレメントと、上記圧力室の圧力変動に応じた上記ダイアフラムの変位によって上記弁体を駆動する感温駆動棒と、上記弁体により上記オリフィスの開度が制御される膨張弁において、
上記感温駆動棒がロッド部材で構成されると共に上記ロッド部材は、上記パワーエレメントに流入する冷媒の流量を抑制する抑制部材を具備していることを特徴とする。
【００１９】
かかる膨張弁によれば、抑制部材により、パワーエレメントに向かって流入する冷媒の流量を制限でき、さらにロッド部材によりパワーエレメントの圧力室への温度伝達を遅延させることができるので、上記圧力室の圧力変化が緩慢に生じることとなり、上記弁体の閉弁方向の応答は緩慢になり、したがってオリフィスの冷媒通過量は徐々に減少するので、パワーエレメントの圧力室の圧力上昇も緩慢になり、弁体の急速な開弁方向の応答は回避され、急激な冷媒流量の増大が阻止でき、冷媒の流動音を低減できる。
【００２０】
また、本発明の膨張弁においては、上記抑制部材は、上記ロッド部材に圧入されて上記低圧冷媒通路とパワーエレメント間に配置されていることを特徴とする。
かかる膨張弁によれば、従来の膨張弁のロッド部材に抑制部材を圧入するので、従来の膨張弁の構成を大幅に変更することなく、弁体の閉弁方向の応答を緩慢にできる組立性のよい膨張弁を実現できる。
【００２１】
さらにまた、本発明の膨張弁においては、上記ロッド部材は、抑制部材が圧入されると共にその一端が上記ダイアフラムに当接するストッパ部に形成された突起部内に嵌合し、その他端が上記弁体に当接していることを特徴とする。
かかる膨張弁によれば、ロッド部材はストッパ部と嵌合されているので、パワーエレメントの圧力室への温度伝達はより遅延されるので、上記圧力室の圧力変化はより緩慢に生じて、上記弁体の閉弁方向の応答をより緩慢にすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る膨張弁の一実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、膨張弁の一実施の形態を示す断面図であり、冷凍サイクルを省略して示している。
【００２３】
図１において、図３に示す従来の膨張弁とは、基本的構成は同一であり、図３と同一符号は、同一又は均等部分を示し、膨張弁１０１’では、弁本体３０は、図３に示す従来例と同様の弁本体が用いられており、基本的にはエバポレータに送り込まれる高圧冷媒が通る高圧側通路３２ｂと低圧側通路３２ｃとの間に形成されたオリフィス３２ａと、上記オリフィス３２ａに上記冷媒の上流側から対向するように配置された球状の弁体３２ｄと、上記弁体を上流側から上記オリフィスに向けて付勢するための付勢手段３２ｅと、上記付勢手段の付勢力を上記弁体３２ｄに伝えるために上記付勢手段と上記弁体との間に配置された弁部材３２ｆと、低圧冷媒通路３４を通るエバポレータから送り出される低圧冷媒の温度に対応して動作するパワーエレメント部３６と弁体３２ｂとの間に配置されるオリフィス３２ａ内を挿通するロッド部材３１６’を設け、上記パワーエレメント部３６の動作に応じて上記ロッド部材３１６’により上記弁体３２ｄを上記オリフィス３２ａに対して接離させるようにしたことにより、オリフィス３２ａを通過する冷媒流量を制御するようになっている。
【００２４】
ロッド部材３１６’は、その上端部３６ｋがパワーエレメント部３６を上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃに区画するダイアフラム３６ａの下面に当接される端部が径方向に拡大されたストッパ部３１２と下部圧力室３６ｃ内で摺動可能に配設された大径部３１４とを有している。ダイアフラム３６ａの変位はロッド部材３１６’を介して弁体３２ｄに伝達され、ロッド部材３１６’における上端部３６ｋの大径部３１４は下部圧力室３６ｃ内を摺動すべくストッパ部３１２が下カバー３６ｈに支持される。ロッド部材３１６’の上端は大径部３１４の突起部３１５の内部に嵌合し、その下端は弁体３２ｄに当接している。
【００２５】
而して、ロッド部材３１６’には抑制部材５０が、圧入により具備されており、抑制部材５０は大径の円筒部５０ａとこれに連続する小径の円筒部５０ｂとで一体に、例えばステンレス又はアルミニウム等の金属で形成され、中心に貫通孔５０ｃを有する。貫通孔５０ｃによりロッド部材３１６’に圧入される。大径の円筒部５０ａは均圧孔３６ｅ内に配置されると共に小径の円筒部５０ｂは低圧冷媒通路３４内に配置され、弁本体３０と所定のクリアランスを保ってロッド部材３１６’に圧入されている。
【００２６】
かかる構成によれば、抑制部材５０が低圧冷媒通路３４とパワーエレメント３６の下部圧力室３６ｃとの間に配置されているので、低圧冷媒通路３４から下部圧力室３６ｃへ流入する冷媒の流量を抑制することができ、上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃとの差圧を緩慢に小さくさせることとなり、ロッド部材３１６’を押し下げる力はゆっくり弱まる。したがって、弁体３５ｄは閉弁方向に緩慢に応答することになる。この結果、オリフィス３２ａの冷媒通過量は徐々に減少して、冷媒はエバポレータへ向かうことになり、パワーエレメント３６の上部圧力室３６ｂの圧力上昇も緩慢になり、ダイアフラム３６がロッド部材３１６’をゆっくり押し下げ、弁体３２ｄの開弁方向への急速な応答を回避することにより、エバポレータへ向かう冷媒の急速な増大を阻止でき、冷媒の流動による冷媒の流動音を低減できる。
【００２７】
さらに、ロッド部材３１６’は、その一端が大径部３１４の突起部３１５の内部に嵌合しているので、低圧冷媒通路３４の冷媒の温度は、ロッド部材３１６’より上部圧力室３６ｂに伝達されるのに比して、より遅延して上部圧力室３６ｂに伝達され、上記弁体３２ｄの応答をより緩慢にするのを助長することになる。
【００２８】
しかも、図１に示す実施の形態においては、図３に示す従来の膨張弁の構成を大幅に変更することなく、組立性の良い膨張弁を実現して冷媒流動音を低減できるのである。
【００２９】
以上実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に変更して実施することができる。即ち、本実施の形態では、図１に示す膨張弁において、抑制部材５０としては、金属製に限らず樹脂製とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、冷凍サイクルの起動時における弁体の急激な応答を回避できるので、冷媒流量を抑制して、冷媒流動音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膨張弁の一実施の形態を示す断面図。
【図２】従来の膨張弁の構成を示す断面図。
【図３】従来の他の膨張弁の構成を示す断面図。
【符号の説明】
３０　弁本体
３２ａ　オリフィス
３２ｄ　弁体
３４　低圧冷媒通路
３６　パワーエレメント
３６ａ　ダイアフラム
３６ｂ　上部圧力室
３６ｃ　下部圧力室
３６ｅ　均圧孔
３１６’　ロッド部材
５０　抑制部材
５０ａ　大径の円筒部
５０ｂ　小径の円筒部
【図１】
2004138292.tif 000003
【図２】
2004138292.tif 000004
【図３】
2004138292.tif 000005