(57)【要約】【課題】  空調システムに装備する膨張弁において、緊急時に、システム内の冷媒を放出するリリーフ弁を備えるものを提供する。【解決手段】  膨張弁１は、高圧の冷媒が導入される弁室１４の冷媒を弁体４０と弁シート１６の間で流量を制御して蒸発器へ向かう通路２０へ送り出す。電磁リリーフ弁１００は、電磁コイル１２０により操作されるプランジャ１４０を有し、リリーフ弁本体１５０のパイロット弁シート１５２を常時閉弁する。リリーフ弁本体１５０のリリーフ弁室１６４に導入される高圧冷媒はリリーフ弁体１６０を押圧し、リリーフ弁シート２８を常時閉弁する。コイル１２０に通電されるとプランジャ１４０は吸引子１３０に引き寄せられてパイロット弁が開く。リリーフ弁も開かれ、冷媒は通路１５８から大気へ放出される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置に装備されて冷媒を減圧膨張して蒸発器へ供給する膨張弁であって、
圧縮機から送られる高圧の冷媒が流入する弁室と、蒸発器へ送られる冷媒が通過する第１の通路と、蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒が通過する第２の通路と、弁室と第１の通路の間に設けられる弁座と、弁座と並列に設けられて弁室と第１の通路を連結する冷媒室を有する弁本体と、弁座に離接される弁体と、弁体の駆動機構であるパワーエレメントを備えるとともに、冷媒室と第１の通路の間に設けられる電磁リリーフ弁を備える電磁リリーフ弁付膨張弁。
【請求項２】
電磁リリーフ弁は、リリーフ弁室を有するリリーフ弁本体と、リリーフ弁室に摺動自在に挿入されてリリーフ弁座を開閉するリリーフ弁体と、リリーフ弁室と大気に開放される通路の間に設けられるパイロット弁を有し、パイロット弁を開閉するプランジャと、プランジャを操作する電磁コイルを備える請求項１記載の電磁リリーフ弁付膨張弁。
【請求項３】
リリーフ弁体は、冷媒室の高圧冷媒をリリーフ弁室に導入する断面形状を有する請求項２記載の電磁リリーフ弁付膨張弁。
【請求項４】
パイロット弁は、リリーフ弁室に連通するパイロット弁室と、パイロット弁室と大気に開放される通路の間に設けられるパイロット弁シートと、パイロット弁シートを開閉するパイロット弁体を有するプランジャと、プランジャが挿入されるパイプ部材と、パイプ部材の端部に固定される吸引子と、吸引子とプランジャの間に設けられる圧縮コイルスプリングと、パイプ部材の外周部にとりつけられる電磁コイルを備える請求項２記載の電磁リリーフ弁付膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置等に装備されて、蒸発器へ送られる冷媒の流量を制御する膨張弁において、緊急時に冷媒を大気に放出する機構を備えた膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の冷凍サイクルに用いられる冷媒は、環境に与える負荷が小さい特性が要求される。しかしながら、冷媒の種類によっては、人体に有害なもの又は引火性を有するものがある。
この種の冷媒を使用する冷凍サイクルにあっては、ガス漏れにより室内に冷媒が充満した場合や、自動車の衝突時等でガス漏れが発生した場合等の異常時には、速やかに冷媒を大気中に放出する必要がある。
かかる異常時には、冷媒を大気中に放出する冷凍サイクルが非特許文献１に示されている。
【０００３】
この従来の冷凍サイクルの回路例を図２に示す。
図２に示す従来の冷凍サイクルの構成は、コンプレッサ１、凝縮器２、膨張弁３及び蒸発器４がこの順にて配管７により接続されており、第１のリリーフ弁５がコンプレッサ１と凝縮器２との間に分岐して接続され、かつ第２のリリーフ弁６が膨張弁３と蒸発器４との間に分岐して接続されている。
【０００４】
図２のように、高圧側回路であるコンプレッサから膨張弁までの回路と、低圧側回路である膨張弁−蒸発器−コンプレッサまでの回路の２ヶ所にリリーフ弁が取り付けられ、上記異常時には、冷媒の漏れを検知する冷媒検知センサーや、衝突時に作動する加速度センサー等から信号を送り、それぞれのリリーフ弁を開かせ冷媒を放出する。
【０００５】
従来の冷凍サイクルが２個のリリーフ弁を取り付けている理由は、エアコン停止中は、膨張弁の弁が閉じているため、高圧側回路と低圧側回路は遮断された状態となっている。このため高圧側回路にリリーフ弁を１個取り付けた場合は、高圧側回路の冷媒は放出できても、低圧側回路の冷媒は放出されない。
【０００６】
また、低圧回路側にリリーフ弁を１個取り付けた場合は、低圧側冷媒を放出すると、低圧回路側の冷媒は抜けるが、この時、低圧の冷媒が放出されることによって、低圧側回路の圧力が低下すると、膨張弁の弁が開いてしまい高圧側冷媒が低圧回路側に流れ込むことになり、また低圧側回路の圧力が上昇し膨張弁の弁が閉じてしまい、さらに低圧側回路の冷媒が放出されて、低圧側回路の圧力が低下すると膨張弁の弁が開いてしまうという現象が繰り返されて、冷媒が徐々に即ち緩慢に放出されることになり、冷媒放出に時間を要することになる。
このため、図２の冷凍サイクルの如く、高圧側回路及び低圧側回路の両方から同時に冷媒を放出するようにしている。
【非特許文献１】Ｊｕｌｙ１５−１７２００３  ＳＡＥ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ａｌｔｅｒｎａｔｅ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  「Ｒ−１５２ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ａ／Ｃ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｒｅｌｉｅｆ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｓｙｓｔｅｍ」  発表者  Ｍａｈｍｏｕｄ  Ｇｈｏｄｂａｖｅ，Ｐｈ．Ｄ．，Ｊａｍｅｓ  Ａ．Ｂａｋｅｒ，Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｒ．Ｈｉｌｌ，ａｎｄ  Ｓｔｅｐｈｅｎ  Ｄ．Ａｎｄｅｒｓｅｎ，Ｐｈ．Ｄ．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、従来の冷凍サイクルでは、この２個のリリーフ弁を取り付ける必要があり、かつ、このための配管の接続をしなくてはならず、２個のリリーフ弁と接続配管のコストが上昇し及び取付性が繁雑になるという欠点がある。
本発明は上記のコスト及び取付性の問題点を解消するためになされたものである。
すなわち、膨張弁の側面にリリーフ弁を取り付けることにより高圧回路及び低圧回路を同時に１個のリリーフ弁で放出するように構成したもので、かつ、従来の膨張弁への取付だけでその取付性を向上させたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の膨張弁は、基本的手段として、圧縮機から送られる高圧の冷媒が流入する弁室と、蒸発器へ送られる冷媒が通過する第１の通路と、蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒が通過する第２の通路と、弁室と第１の通路の間に設けられる弁座と、弁座と並列に設けられて弁室と第１の通路を連結する冷媒室を有する弁本体と、弁座に離接される弁体と、弁体の駆動機構であるパワーエレメントを備えるとともに、冷媒室と第１の通路の間に設けられる電磁リリーフ弁を備える。
【０００９】
そして、電磁リリーフ弁は、リリーフ弁室を有するリリーフ弁本体と、リリーフ弁室に摺動自在に挿入されてリリーフ弁座を開閉するリリーフ弁体と、リリーフ弁室と大気に開放される通路の間に設けられるパイロット弁を有し、パイロット弁を開閉するプランジャと、プランジャを操作する電磁コイルを備える。
【００１０】
また、リリーフ弁体は、冷媒室の高圧冷媒をリリーフ弁室に導入する断面形状を有し、パイロット弁は、リリーフ弁室に連通するパイロット弁室と、パイロット弁室と大気に開放される通路の間に設けられるパイロット弁シートと、パイロット弁シートを開閉するパイロット弁体を有するプランジャと、プランジャが挿入されるパイプ部材と、パイプ部材の端部に固定される吸引子と、吸引子とプランジャの間に設けられる圧縮コイルスプリングと、パイプ部材の外周部にとりつけられる電磁コイルを備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
１個のリリーフ弁で、かつ格別の接続配管が不要となり、安価で従来の膨張弁の構成を大幅に変えることなく実現でき、冷凍サイクル中の冷媒を急速に放出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の形態を説明する。
【００１３】
図１は本発明の膨張弁の断面図である。
全体を符号１で示す膨張弁は、ほぼ角柱形状の弁本体１０を有する。弁本体１０の下部には、冷凍サイクルの圧縮機側からの液相冷媒が供給される入口穴１２を有し、入口穴１２は弁室１４に連通される。弁室１４内にはボール状の弁体４０が弁座１６に対向して配設される。弁体４０は、支持部材３４を介してスプリング３２で支えられる。
【００１４】
弁室１４の開口部にはナット部材３０が螺合されて、封止される。ナット部材３０をねじ込むことで、スプリング３２は予圧され、所定のスプリング力で支持部材３４を介して弁体４０を支持するナット部材３０にシール部材３６を取り付けて弁室１４のシールを図る。
弁室１４の冷媒は、弁体４０を弁座１６の間の開口部を通って第１の通路２０に流出する。第１の通路２０は、出口穴を介して図示しない蒸発器へ送り出される。
【００１５】
蒸発器から戻される冷媒は、弁本体１０に設けられた第２の通路５０を通り、図示しない圧縮機へ還流される。第２の通路内の冷媒は、間隙５２を介して弁本体１０の上部に取り付けられる弁体駆動機構であるパワーエレメント６０に向けて送られる。
パワーエレメント６０は、弁本体１０に対してねじ部６４で取り付けられる本体６２を有する。さらに、本体６２内に挾み込まれるダイアフラム７０を有し、ダイアフラム７０により上部室７２ａと下部室７２ｂが区画される。上部室７２ａには作動流体が封入され、栓体６６で封止される。
【００１６】
ダイアフラム７０はストッパ７４で支持される。ストッパ７４は弁棒８０と一体又は別体に形成される。弁棒８０の端部は弁体４０に当接される。弁棒８０の外周にはシール部材８２が嵌装される。
【００１７】
この膨張弁１は以上のように構成してあるので、蒸発器から戻されて、第２の通路５０を通る冷媒の圧力と温度に応じて設定されるダイアフラム７０の設定されるダイアフラム７０の作動位置により、弁棒８０が作動し、弁体４０と弁座１６の間の間隙が調整される。
【００１８】
そこで、蒸発器の熱負荷が大きいときには、弁体４０と弁座１６の間の間隙は大きくなり、大量の冷媒が蒸発器に供給され、反対に熱負荷が小さいときには、冷媒の流量は少くなる。
【００１９】
全体を符号１００で示す電磁リリーフ弁は、膨張弁の弁本体１０の側壁にとりつけられるリリーフ弁本体１５０を有する。このリリーフ弁本体１５０は、膨張弁本体１０の側壁に形成される冷媒室２６の開口部に設けられる内ねじ部に螺合されて固定される。
膨張弁本体１０は、高圧の冷媒が導入される弁室１４と冷媒室２６を連通する冷媒通路２４を有する。冷媒室２６は、リリーフ弁シート２８を介して蒸発器（図示せず）へ向かう冷媒の通路２０に連通する。
【００２０】
リリーフ弁本体１５０には、リリーフ弁室１６４が形成されリリーフ弁体１６０が摺動自在に挿入される。このリリーフ弁１６０は、先端にテフロン（登録商標）やゴム等の弾性材でつくられる弁部材１６２を有し、リリーフ弁シート２８に当接する。リリーフ弁体１６０は、Ａ−Ａ矢視図で示すように、例えば、６角柱状の断面形状を有し、角部１６０ａがリリーフ弁室１６４の内周部に当接し、平坦部１６０ｂはリリーフ弁室１６４の内周部との間に間隙を形成する。
【００２１】
膨張弁本体１０の冷媒室２６に導入された高圧の冷媒は、この間隙を通ってリリーフ弁室１６４に流入する。この高圧の冷媒は、リリーフ弁体１６０を押圧し、弁部材１６２がリリーフ弁シート２８に押圧されて、冷媒室２６と蒸発器へ向かう冷媒通路２０の間を閉弁する。
さらに、リリーフ弁室１６４にはコイルバネ１６５が吸収されており、コイルバネ１６５は、冷凍サイクル停止時にリリーフ弁体１６０をリリーフ弁シート２８に挿圧し、閉弁状態とする。
【００２２】
リリーフ弁本体１５０の上部に挿入されるパイプ部材１０５には、吸引子１３０が挿入される吸引子１３０の上端には取付ねじ１１２を介してコイルハウジング１１０が固定される。
このコイルハウジング１１０には電磁コイル１２０がとりつけられ、図示しない電気回路を介して制御装置に連結される。パイプ部材１０５の内部には、プランジャ１４０が摺動自在に挿入される。リリーフ弁本体１５０とプランジャ１４０の間には、パイロット弁室１５６が形成される。このパイロット弁室１５６には、通路１５４を介して、リリーフ弁室１６４の高圧冷媒が導入されている。
【００２３】
プランジャ１４０の先端には、パイロット弁体１４２がとりつけられ、パイロット弁シート１５２に当接する。吸引子１３０は支持部材１３２を介してコイルスプリング１３４を支持し、このコイルスプリング１３４は、プランジャ１４０を常時パイロット弁シート１５２に向けて付勢する。このばね力により、パイロット弁体１４２はパイロット弁シート１５２を閉弁する。パイロット弁室１５６の高圧冷媒はプランジャ１４０に形成された通路１４４を介してパイロット弁体１４２の背面に導入され、パイロット弁シート１５２の閉弁を確実にする。
【００２４】
電磁コイル１２０に通電されると、吸引子１３０に磁力が発生し、プランジャ１４０をコイルスプリング１３４のばね力に抗して、吸引子１３０側に吸引する。これにより、プランジャ１４０の先端のパイロット弁体１４２がパイロット弁シート１５２から離れてパイロット弁を開弁する。
【００２５】
パイロット弁室１５６内の高圧冷媒は、通路１５８から急速に大気側へリリーフされる。この動作によりリリーフ弁室１６４内の圧力が低下し、冷媒室２６や蒸発器へ向かう通路２０内の高圧冷媒に押し上げられてリリーフ弁体１６０の弁部材１６２がリリーフ弁シート２８から離れて開弁する。
さらには、弁体４０が閉じている状態でも第１の通路２０の低圧側回路の低圧冷媒は、通路１５８から急速に大気側へリリーフされる。
このリリーフ弁の開弁により、冷凍サイクル中に封入されていた全ての冷媒は大気側へ急速に放出される。
【００２６】
電磁弁に通電する信号は、例えば、膨張弁を含む冷凍サイクルの空気調和装置が搭載された車両が衝突したような際に、この衝突を検知する加速度センサからの信号又は冷凍サイクルからの冷媒の漏れを検出する冷媒検出センサからの信号を使用する。さらには、加速度センサはエアバックを作動するセンサと共用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の膨張弁の一実施の形態を示す断面図。
【図２】従来の冷凍サイクルの構成を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１  膨張弁
５，６  リリーフ弁
１０  弁本体
１２  入口穴
１４  弁室
１６  弁座
２０  第１の通路
２６  冷媒室
２８  リリーフ弁シート
３０  ナット部材
３２  スプリング
３４  支持部材
３６  シール部材
４０  弁体
５０  第２の通路
５２  間隙
５４  開口部
６０  パワーエレメント
６４  ねじ部
７０  ダイアフラム
７２ａ  上部室
７２ｂ  下部室
７４  ストッパ
８０  弁棒
８２  シール部材
１００  電磁リリーフ弁
１０５  パイプ部材
１１０  コイルハウジング
１２０  電磁コイル
１３０  吸引子
１３２  支持部材
１３４  コイルスプリング
１４０  プランジャ
１４２  パイロット弁体
１５０  リリーフ弁本体
１５２  パイロット弁シート
１５４,１５８  通路
１５６  パイロット弁室
１６０  リリーフ弁体
１６０ａ  角部
１６２  弁部材
１６４  リリーフ弁室
【図１】
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【図２】
2005140381.tif 000004