(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサー又はレシーバーの出口側と接続される第１ポートと、該第１ポートに流入した冷媒をエバポレーターの入口側に導く第２ポートと、エバポレーターの出口側と接続される第３ポートと、該第３ポートと連なり該第３ポートに流入した冷媒をコンプレッサーの入口側に導く第４ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に設けられるオリフィスと、該オリフィスを開閉調整するように該オリフィスと対向して移動自在に設けられる弁体と、該弁体を閉弁する方向に付勢する付勢ばねと、温度に呼応して作動するパワーエレメントと、前記弁体による冷媒絞り量を制御すべく前記パワーエレメントの作動を前記弁体に伝える作動棒とを含み、
前記オリフィスが形成された弁ハウジングに前記弁体と前記付勢ばねを収容してなる弁組体ユニットを前記第１ポート又は前記第２ポートに挿入固定し、
前記作動棒の軸方向変位をそれと直交する方向に前記弁体に伝達して該弁体を追従させる伝達手段を備え、
前記作動棒の軸方向変位によって前記弁組体ユニットの前記弁体を前記作動棒の軸方向と直交する向きに変位させて前記オリフィスの開閉量を制御する
ことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記伝達手段は、前記弁ハウジングに備わっている窓穴を貫通する前記作動棒の先端に形成される第１カム面と前記弁体の一部に形成される第２カム面とからなるカム手段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】
前記第１カム面と前記第２カム面は断面Ｖ形となっていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
【請求項４】
前記第１カム面と前記第２カム面はその少なくとも一方が傾斜面となっていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
【請求項５】
前記断面Ｖ形の角度又は前記傾斜面は作動棒の軸線に対して３０度〜６０度に設定されることを特徴とする請求項３又は４記載の膨張弁。
【請求項６】
前記弁体は、前記オリフィスから流入する冷媒の通過を許容する少なくとも１つの連通路を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の膨張弁。
【請求項７】
前記弁体及び前記付勢ばねは、前記弁ハウジングの端部に曲げ加工又はカシメ加工を施すことによって離脱不能に保持されることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項８】
前記弁体及び前記付勢ばねは、前記弁ハウジングの端部に螺着されるねじ部材によって離脱不能に保持されることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項９】
前記ねじ部材の螺合調整によって前記付勢ばねの付勢力を調整可能であることを特徴とする請求項８記載の膨張弁。
【請求項１０】
前記第１ポートと前記第２ポートとを同軸上に配置することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコン等の空調装置に装備されて、冷媒の温度に応じてエバポレーターへ供給される冷媒の流量を制御する膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の膨張弁は、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、弁本体には、オリフィスと該オリフィスを開閉する弁体と該弁体をオリフィスに対し閉弁する方向に付勢する付勢ばねとが組み込まれているとともに、温度に呼応して作動するパワーエレメントの作動によって作動棒を介して弁体がオリフィスを開閉するように変位され、これによってコンプレッサー又はレシーバー側からエバポレーター側へ供給される冷媒の流量を制御するものである。
公知構造の膨張弁にあっては、弁体は、パワーエレメントにより駆動される作動棒の軸線方向と同一方向に移動するようになっている。すなわち、膨張弁における主要構成要素であるパワーエレメント、作動軸、オリフィス、弁体、付勢ばねは同軸的に配置されている。この構造のために、これらの主要構成要素が組み込まれる弁本体の高さ寸法を減少することが難しく、製造コストの更なる低減を図る上で障害となっている問題を有していた。
また、コンデンサー又はレシーバーの出口側と接続される第１ポートと該第１ポートに流入した冷媒が流出しエバポレーターの入口側と接続される第２ポートとの間にオリフィスと弁体とが配置されるが、パワーエレメント、作動軸、オリフィス、弁体、付勢ばねが同軸的に配置されることから、第１ポートから第２ポートへ流れる冷媒流路はクランク状に折れ曲がったものとならざるを得ず、これが冷媒のスムーズな流れを阻害し、異音発生の要因となることもあった。
【特許文献１】特開２００２−２６７２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の膨張弁にあっては、パワーエレメントにより駆動される作動棒の軸線と弁体の移動方向の軸線が同一の軸線上に配置されている。従って、パワーエレメントを含む膨張弁の寸法を短縮して、小型化することに対して制約があるばかりか、組立性にも問題を有している。
本発明の目的は、弁体と付勢ばねを弁ハウジングに軸方向に収容するとともに弁ハウジングにオリフィスを形成して弁組立体ユニットとなし、該弁組立体ユニットを第１ポート又は第２ポートに軸方向に挿入固定し、オリフィスと弁体の移動軸線を作動棒の軸線に対して直交する方向とすることによって、小型化、部品点数の削減及び組立性の改善を図ることができる膨張弁を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係わる膨張弁は、コンデンサー又はレシーバーの出口側と接続される第１ポートと、該第１ポートに流入した冷媒が流出しエバポレーターの入口側と接続される第２ポートと、エバポレーターの出口側と接続される第３ポートと、該第３ポートと連なり該第３ポートに流入した冷媒が流出しコンプレッサーの入口側と接続される第４ポートと、第１ポートと第２ポートとの間に設けられるオリフィスを開閉調整するように該オリフィスと対向して移動自在に設けられる弁体と、該弁体を閉弁する方向に付勢する付勢ばねと、温度に呼応して作動するパワーエレメントと、前記弁体による冷媒絞り量を制御すべく前記パワーエレメントの作動を前記弁体に伝える作動棒とを含み、前記弁体と前記付勢ばねを弁ハウジングに軸方向に収容するとともに該弁ハウジングに前記オリフィスを形成して弁組立体ユニットとなし、前記弁組立体ユニットを、第１ポート又は第２ポートに軸方向に挿入固定し、前記作動棒の軸方向変位をそれと直交する方向に前記弁体に伝達し該弁体を追従させる伝達手段を備え、前記作動棒の軸方向変位によって前記弁組立体ユニットの前記弁体を前記作動棒の軸方向と直交する向きに変位させて前記オリフィスの開閉量を制御する。
【０００５】
前記伝達手段は、好ましくは、前記弁ハウジングに備わっている窓穴を貫通する前記作動棒の先端に形成される第１カム面と前記弁体の一部に形成される第２カム面とからなるカム手段として構成され、前記第１カム面と前記第２カム面は断面Ｖ形又はその少なくとも一方が傾斜面に形成される。
前記断面Ｖ形の角度又は前記傾斜面は、さらに好ましくは、作動棒の軸線に対して３０度〜６０度に設定される。
【０００６】
そして、前記第１ポートと前記第２ポート間の前記オリフィスと対向する前記弁体は、前記オリフィスから流入する冷媒の通過を許容する少なくとも１つの連通路を備える。
また、前記弁体及び前記付勢ばねは、弁ハウジングの端部に曲げ加工又はカシメ加工を施すことによって離脱不能に保持されるものである。
さらに、前記弁体及び前記付勢ばねは、弁ハウジングの端部に螺着されるねじ部材によって離脱不能に保持され、前記ねじ部材の螺合調整によって前記付勢ばねの付勢力を調整可能である。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成することによって、膨張弁の小型化と部品点数の削減並びに組立性とコストの低減を図ることができる。
これに加えて本発明の構成によれば、公知構造に比して円滑な冷媒流れが得られるため、異音の発生を抑制する効果も併せ持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の膨張弁の第１実施形態を示す。
全体を符号１００で示す膨張弁は、アルミ合金等でつくられる本体１１０を有する。本体１１０は取付用のねじ穴１１１等を備え、さらにコンデンサー又はレシーバーの出口側と接続される第１ポート１２１と、該第１ポート１２１に流入した冷媒が流出し、エバポレーターの入口側と接続される第２ポート１２２を有する。また、本体１１０は、エバポレーターの出口側に接続されてエバポレーターから戻る冷媒が流入する第３ポート１２３と、該第３ポート１２３と連なり該第３ポート１２３に流入した冷媒が流出し、コンプレッサーの入口側と接続される第４ポート１２４を有する。
第１ポート１２１と第２ポート１２２は、その軸心が互いに平行になる方向に配設され、この実施形態では、両ポートは同軸に形成されている。
【０００９】
第１ポート１２１と第２ポート１２２の間又はその一方に弁組立体ユニット１３０が挿入固定されている。
弁組立体ユニット１３０は、例えばステンレス等の耐食性金属にて絞り加工等の方法で形成される筒状のハウジング１３１とこのハウジング内に装備される弁体１４０及び付勢ばね１５０を含み、弁ハウジング１３１にはオリフィス１３２が備わっている。この弁体１４０は、オリフィス１３２を開閉調整する球状の弁部材１４２を有し、弁ハウジング１３１内で移動自在に設けられる。また、弁ハウジング１３１には、後述する作動棒の下端部の進入を許容する窓穴１３３が備わっている。  弁体１４０をオリフィス１３２に向けて付勢する付勢ばね１５０は、ハウジング１３１の後端部１３４を内側に折り曲げ加工又はカシメ加工することで、弁ハウジング１３１内に離脱不能に保持される。
【００１０】
本体１１０には、その上端部側よりパワーエレメント１６０が装備される。パワーエレメント１６０は、ダイアフラム１６４が挟み込まれたキャン１６１を有し、キャン１６１はねじ部１６２を介して本体１１０に固着される。キャン１６１と本体１１０の間にはシール部材１６７が挿入される。キャン１６１の上部には、ダイアフラム１６４で区画される作動室１６３が設けられ、作動流体が封入され、栓１６６で封止される。
ダイアフラム１６４の下面はストッパー１６５により支持され、ストッパー１６５はダイアフラム１６４の変位を作動棒１７０に伝達し、作動棒１７０の軸線方向の移動は後述する伝達手段の作用により弁体１４０の軸線方向の移動に変更されて弁体１４０とオリフィス１３２の間の距離を調整する。
【００１１】
作動棒１７０の軸方向変位をそれと直交する方向に弁体１４０に伝達し該弁体を追従させる伝達手段は、作動棒１７０の下端部に形成される円錐形状のカム面１７２と、弁体１４０に形成されるＶ溝形状のカム面１４５により構成される。
【００１２】
図１（ａ）は、パワーエレメント１６０により作動棒１７０がＦ１方向に押し下げられ、伝達手段の作用によって、弁体１４０が付勢ばね１５０のばね力に抗して、左方向に最大限に移動した状態を示す。弁体１４０の弁部材１４２はオリフィス１３２から最大限離れ、弁は全開状態となる。
【００１３】
図１（ｂ）は、パワーエレメント１６０の作用によって作動棒１７０が矢印Ｆ２方向に最大限移動した状態を示す。伝達手段の作用によって、弁体１４０は右方向に最大限移動し、弁部材１４２がオリフィス１３２を完全に塞ぎ、弁は全閉状態となる。
【００１４】
図２は、弁体１４０の構造の詳細を示す説明図である。
円筒形状の弁体１４０は、Ｖ字溝形状のカム面１４５を有するとともに、首部１４１に溶接により固着される球状の弁部材１４２を備える。作動棒１７０の第１カム面１７２と弁体１４０の第２カム面１４５とによって、作動棒１７０の軸方向変位をそれと直交する方向に弁体１４０に伝達し該弁体を追従させる伝達手段を構成する。
弁体１４０は、付勢ばね１５０が収容される穴部１４４を有し、首部１４１の外側と穴部１４４を連通する冷媒の連通路１４３が設けられる。この連通路１４３は、適宜数の孔で形成することができる。
また、孔にかえて、弁体１４０の外周面に軸方向の溝等を適宜数設けることで、連通路とすることもできる。
【００１５】
本発明の膨張弁にあっては、弁組立体ユニット１３０をモジュール化しているので、本体の機械加工を単純化することができる。従って、加工工数を削減することができる。そして、本体の長さ寸法を短縮することができ、さらに、部品点数も低減することができる。
又、本発明の膨張弁にあっては、冷媒が、第１ポート１２１から第２ポート１２２へかけて折れ曲がることなく真っ直ぐに流れるから、公知構造に比して冷媒流れにおける乱れが少なくなり、冷媒乱れによって引き起こされる異音の発生が抑制される効果を奏する。
【００１６】
さらに、作動棒１７０には、横方向の力が作用するために摺動抵抗が増加し、弁体の振動は制止される。そこで、弁体の振動を防止する防振ばね等を省略することができる。
また、パワーエレメント１６０は、作動流体が封入された作動室１６３を栓１６６で封止する構造のものを示したが、栓にかえてキャピラリチューブを装備するものにも当然に適用できる。
【００１７】
図３は、本発明の第２実施形態に係る膨張弁１００Ａを示す。
前述した第１実施形態同一の構成又は部材については、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。新規に追加される部材を除き第１実施形態と相違する構成又は部材については、第１実施例の符号に「Ａ」を付す。
【００１８】
第２実施形態の第１実施形態に対する相違点について以下に説明する。
第２実施形態における弁組立体ユニット１３０Ａの筒状の弁ハウジング１３１Ａは切削加工により形成されており、一端側にオリフィス１３２Ａを有し、他端１３４Ａに雌ねじが形成されている。他端１３４Ａの雌ねじには、図４に示すねじ部材１８０の雄ねじ１８４が螺合する。ねじ部材１８０の中心部には、この実施例では六角穴１８２が形成してある。この六角穴１８２は冷媒の通過を許容するとともに、この穴に六角レンチを通してねじ部材１８０を回すことによって、内蔵する付勢ばね１５０のばね力を調整可能である。
【００１９】
また、弁ハウジング１３０Ａ内に摺動自在に収容される弁体１４０Ａはオリフィス１３２Ａを開閉する球状の弁部材１４２Ａを有し、外周面には断面Ｖ形の第２カム面１４５Ａが形成してある。パワーエレメント１６０の作動棒１７０の先端に形成してある第１カム面１７２は、弁ハウジング１３１Ａの窓穴１３３Ａを貫通して弁体１４０Ａの第２カム面１４５Ａと係合している。第１カム面１７２と第２カム面１４５Ａとにより、作動棒１７０の軸方向変位をそれと直交する方向に弁体１４０Ａに伝達し弁体を追従させる伝達手段を構成する。
【００２０】
また、この第２実施形態では、第１ポート１２１は段差１２１Ａを有するように形成してある。この段差構造によって弁組立体ユニット１３０Ａの第１ポート１２１に対する固定位置が決定されるため、弁組立体ユニット１３０Ａの位置決め固定が容易に行える。
【００２１】
なお、上述した各実施形態にあっては、弁組立ユニットを第１ポート側に固定したが、第２ポート側に固定する構成とすることも当然に可能である。
【００２２】
また、第１ポート、第２ポート及びオリフィスを同一軸線上に配設することにより、機械加工の工数低減と冷媒の円滑な流れの確保がなお一層達成される。第１ポート、第２ポートは、断面が互いにオーバーラップする関係にあれば必ずしも同軸である必要はない。
【００２３】
さらに、上述した各実施形態にあっては、作動棒１７０の下端のカム面１７２は、円錐カム面に代えて傾斜カム面又は半球状カム面とすることも可能であり、カム面の角度は３０度〜６０度の範囲で適宜に設定される。さらに、伝達手段としてカム手段に代えて、リンク機構やレバー機構を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は全開状態、（ｂ）は全閉状態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る弁体の説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示し、（ａ）は全開状態、（ｂ）は全閉状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るねじ部材の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００、１００Ａ  膨張弁
１１０  本体
１２１  第１ポート
１２２  第２ポート
１２３  第３ポート
１２４  第４ポート
１３０、１３０Ａ  弁組立体ユニット
１３１、１３１Ａ  弁ハウジング
１３２、１３２Ａ  オリフィス
１３３、１３３Ａ  窓穴
１４０、１４０Ａ  弁体
１４２、１４２Ａ  弁部材
１４３、１４３Ａ  冷媒通路
１４５、１４５Ａ  第２カム面
１５０  付勢ばね
１６０  パワーエレメント
１６４  ダイアフラム
１７０  作動棒
１７２  第１カム面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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