(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エバポレータ出口の冷媒温度を感知して内部が昇降圧する感温室と、ボディの側部に形成された高圧冷媒通路と、前記感温室と反対側の前記ボディの先端部に形成された低圧冷媒通路と、前記高圧冷媒通路と前記低圧冷媒通路との間を連通する弁孔の前記低圧冷媒通路側の端面に位置する弁座と、前記弁座に対して接離自在な弁体と、前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリングと、前記感温室の昇降圧による変位を前記弁体に伝達するシャフトとを備えた膨張弁ユニットにおいて、
前記感温室と前記低圧冷媒通路との間の前記ボディに前記高圧冷媒通路と連通するよう周設された高圧冷媒導入溝を備え、前記感温室を前記低圧冷媒通路から遮熱するようにしたことを特徴とする膨張弁ユニット。
【請求項２】
前記高圧冷媒通路が前記高圧冷媒導入溝の内側の前記ボディを貫通するように穿設されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁ユニット。
【請求項３】
前記高圧冷媒導入溝の内側の前記ボディを内方へＤカットして、前記高圧冷媒導入溝の内側の前記ボディの伝熱面積を小さくしたことを特徴とする請求項１記載の膨張弁ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨張弁ユニットに関し、特に冷凍サイクル中のエバポレータからコンプレッサに送り出される冷媒の温度および圧力に応じてエバポレータに入る冷媒の量を制御する膨張弁ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の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ラジエータで凝縮し、高圧の液冷媒を膨張弁で断熱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し、冷房が行われる。
【０００３】
膨張弁は、エバポレータ出口側の低圧冷媒通路内の冷媒の温度変化を感知して内部が昇降圧する感温室と、その感温室の昇降圧により駆動され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機構とから構成されている。感温室には、感温筒が接続されており、その感温筒の先端がエバポレータ出口側の冷媒配管に密着固定されていて、エバポレータ出口の冷媒の温度を感知している。
【０００４】
なお、本来の膨張弁は、エバポレータ出口の冷媒に対して、その温度だけではなく冷媒の圧力をも検出し、その圧力の変動に応じても弁機構を制御するようになっている。このような膨張弁に対し、そのコストを下げることが要望されている。これを受けて、上記のように、エバポレータ出口の冷媒に対して温度だけを感知するような膨張弁が開発されており、エバポレータ出口側の冷媒配管とコンプレッサへの冷媒配管との接続部分をなくすことで、低コスト化を図っている。これは、膨張弁から出た冷媒がエバポレータを通って出て行くときに、そのエバポレータ内での圧力損失がほぼ一定であることから、膨張弁出口の圧力からその圧力損失分を差し引いた圧力をエバポレータ出口の冷媒の圧力とみなすことができることに基づいている。
【０００５】
このようなエバポレータ出口側の冷媒配管の接続を省略したタイプの感温式の膨張弁においても、さらに組み立てコストおよび部品コストを低減することが望まれており、本願出願人は、特願２０００−３５３６７２号にて、配管の一部を拡開形成して弁ケースを構成し、その弁ケースに膨張弁の最少機能である感温室および弁機構からなる膨張弁ユニットを装着する構成にして、組み立てコストおよび部品コストを低減した膨張弁を提案している。その後、そのタイプの膨張弁に対して、冷媒が膨張するときに発生する流動音を抑えるようにした膨張弁を特願２００１−１１９６８６号にて提案している。以下、この低騒音タイプの膨張弁の構成例について説明する。
【０００６】
図６は従来の膨張弁の構成例を示す縦断面図、図７は図６のａ−ａ矢視断面図である。
この膨張弁は、エバポレータの冷媒入口に接続される低圧冷媒配管１０１の先端を拡開加工し、その側部にレシーバに接続される高圧冷媒配管１０２をアルミニウム溶接して一体に形成される弁ケース１０３と、その弁ケース１０３の開口端から挿入される膨張弁ユニット１０４とから構成される。なお、この膨張弁ユニット１０４は、図示はしていないが、弁ケース１０３から抜け出ないようその開口端部にて固定されている。
【０００７】
膨張弁ユニット１０４は、感温室１０５と、その感温室１０５内の昇降圧によって駆動されて高圧の冷媒通路を開閉する弁機構とにより一体に構成されている。感温室１０５は、内部がダイヤフラム１０６によって仕切られていて冷媒ガスが封入されており、頂部には、感温筒１０７が連通状態で接続され、その先端は、エバポレータの出口配管と接触されてエバポレータ出口の冷媒温度を感知するようにしている。
【０００８】
膨張弁ユニット１０４の弁機構には、ボディ１０８の長手方向のほぼ中央の側方から中心に向かって高圧冷媒通路１０９が穿設され、下方端部には、軸線方向に低圧冷媒通路１１０が穿設されている。高圧冷媒通路１０９と低圧冷媒通路１１０との間のボディ１０８の軸線位置には、弁孔をなす孔が連通されており、その低圧冷媒通路１１０側の端部が弁座１１１になっている。その弁座１１１に対向して球状の弁体１１２が配置され、その弁体１１２は、円錐スプリング１１３によって弁座１１１の方向に向けて付勢されている。円錐スプリング１１３の基端部は、低圧冷媒通路１１０の内壁面に螺着されたアジャストねじ１１４によって受けられている。このアジャストねじ１１４は、弁体１１２が開き始めるセット値の調整に使用される。
【０００９】
感温室の下方に位置するボディ１０８の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフト１１５が挿通され、その一端は、弁体１１２に当接または溶接され、他端は、ディスク１１６を介してダイヤフラム１０６の下面に当接されている。このシャフト１１５の上端部は、ホルダ１１７によってボディ１０８の軸線位置に位置決めされている。
【００１０】
また、ボディ１０８には、感温室のダイヤフラム１０６の下側の空間を低圧冷媒通路１１０と均圧にする連通路１１８が設けられている。ダイヤフラム１０６の下側の空間はシャフト１１５に設けられたＯリング１１９によって高圧冷媒通路１０９からシールされている。
【００１１】
以上の構成の膨張弁において、高圧冷媒配管１０２から高圧冷媒通路１０９に冷媒が供給されると、その冷媒は、弁座１１１と弁体１１２とによって形成される隙間を通過することによって断熱膨張され、低圧冷媒通路１１０から低圧冷媒配管１０１を介してエバポレータに送られる。一方、エバポレータから出力された冷媒は、感温筒１０７の先端部分にて冷媒温度が検知され、その検知温度に応じて、気密室内に封入されたガスの圧力が昇降する。この気密室内の圧力がダイヤフラム１０６の面を変位させ、シャフト１１５を介して弁体１１２を駆動し、冷媒の流量を制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膨張弁ユニットでは、高圧冷媒通路に入ってきた冷媒が弁座と弁体との間を通過することで膨張されて低圧冷媒通路へと流れていき、そのとき、冷媒は、膨張することによって温度が下がる。しかしながら、低圧冷媒通路が低温になることによって感温室の熱がボディを介して低圧冷媒通路に伝わり、ダイヤフラム回りが低温になっていって、これが感温筒先端部の感温部よりも低い温度になってしまうと、膨張弁ユニットとしては、ダイヤフラム回りの低くなった温度を感じて制御を始めてしまうため、感温エラーを起こして正しく制御しなくなるという問題点があった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、冷媒の膨張による低温が感温室に伝わって発生する感温エラーを防止した膨張弁ユニットを提供することを目的とする。
【００１４】
【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、エバポレータ出口の冷媒温度を感知して内部が昇降圧する感温室と、ボディの側部に形成された高圧冷媒通路と、前記感温室と反対側の前記ボディの先端部に形成された低圧冷媒通路と、前記高圧冷媒通路と前記低圧冷媒通路との間を連通する弁孔の前記低圧冷媒通路側の端面に位置する弁座と、前記弁座に対して接離自在な弁体と、前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリングと、前記感温室の昇降圧による変位を前記弁体に伝達するシャフトとを備えた膨張弁ユニットにおいて、前記感温室と前記低圧冷媒通路との間の前記ボディに前記高圧冷媒通路と連通するよう周設された高圧冷媒導入溝を備え、前記感温室を前記低圧冷媒通路から遮熱するようにしたことを特徴とする膨張弁ユニットが提供される。
【００１５】
このような膨張弁ユニットによれば、感温室と低圧冷媒通路との間のボディに高圧冷媒導入溝を周設することによって、感温室から低圧冷媒通路への伝熱面積が小さくなり、しかも、高圧冷媒導入溝には、高温の冷媒が供給されているため、常に高温状態に保持されていて感温室と低圧冷媒通路とが遮熱されている。これによって、感温室は低圧冷媒通路の低温の影響を受けることがなく、感温エラーを防止することができる。
【００１６】
【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は本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の構成例を示す縦断面図、図２は図１のａ−ａ矢視断面図である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁ユニット１を使用した膨張弁は、エバポレータの冷媒入口に接続される低圧冷媒配管２の先端を拡開加工し、その側部にレシーバに接続される高圧冷媒配管３をアルミニウム溶接して一体に形成される弁ケース４の上部の開口端から膨張弁ユニット１を挿入して構成される。
【００１８】
膨張弁ユニット１は、感温室５と、その感温室５内の昇降圧によって駆動されて高圧の冷媒通路を開閉する弁機構とにより一体に構成されている。感温室５は、内部がダイヤフラム６によって仕切られていて冷媒ガスが封入されており、頂部には、感温筒７が連通状態で接続され、その先端は、エバポレータの出口配管と接触されてエバポレータ出口の冷媒温度を感知するようにしている。
【００１９】
膨張弁ユニット１の弁機構には、ボディ８の長手方向のほぼ中央に高圧冷媒導入溝９が周設され、さらに、この高圧冷媒導入溝９から中央の軸線位置にかけて高圧冷媒通路１０が穿設されている。膨張弁ユニット１の下方端部には、軸線方向に低圧冷媒通路１１が穿設されている。高圧冷媒通路１０と低圧冷媒通路１１との間のボディ８の軸線位置には、弁孔をなす孔が連通されており、その低圧冷媒通路１１側の端部が弁座１２になっている。その弁座１２に対向して球状の弁体１３が配置され、その弁体１３は、円錐スプリング１４によって弁座１２の方向に向けて付勢されている。円錐スプリング１４の基端部は、低圧冷媒通路１１の内壁面に螺着されたアジャストねじ１５によって受けられている。このアジャストねじ１５は、弁体１３が開き始めるセット値の調整に使用される。
【００２０】
感温室の下方に位置するボディ８の軸線位置には、軸線方向に進退自在にシャフト１６が挿通され、その一端は、弁体１３に当接または溶接され、他端は、ディスク１７を介してダイヤフラム６の下面に当接されている。このシャフト１６の上端部は、ホルダ１８によってボディ８の軸線位置に位置決めされている。
【００２１】
また、ボディ８には、感温室５のダイヤフラム６の下側の空間を低圧冷媒通路１１と均圧にする連通路１９が設けられている。ダイヤフラム６の下側の空間はシャフト１６に設けられたＯリング２０によって高圧冷媒通路１０からシールされている。
【００２２】
以上の構成の膨張弁において、高圧冷媒配管３から冷媒が供給されると、ボディ８に周設された高圧冷媒導入溝９は、高温・高圧の冷媒によって充満される。この冷媒は、高圧冷媒通路１０に入り、弁座１２と弁体１３とによって形成される隙間を通過することによって断熱膨張され、低圧冷媒通路１１から低圧冷媒配管２を介してエバポレータに送られる。このとき、低圧冷媒通路１１は、冷媒が断熱膨張することによって低温になる。しかし、高圧冷媒導入溝９は、常に高温の冷媒によって満たされているので、加熱状態にある。このため、高圧冷媒導入溝９が感温室５と低温の低圧冷媒通路１１とを遮熱していることになり、感温室５の熱がボディ８の高圧冷媒導入溝９の内側中心部分を介して低圧冷媒通路１１に伝熱されることがない。したがって、感温室５は、その温度が低下することによって、感温エラーを起こしてしまうことがなくなる。
【００２３】
次に、エバポレータから出力された冷媒は、感温筒７の先端部分にて冷媒温度が検知され、その検知温度に応じて、気密室内に封入されたガスの圧力が昇降する。この気密室内の圧力がダイヤフラム６の面を変位させ、シャフト１６を介して弁体１３を駆動し、冷媒の流量を制御する。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の構成例を示す縦断面図、図４は図３のａ−ａ矢視断面図である。これら図３および図４において、図１および図２に示した構成要素と同じまたは同等の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。
【００２５】
この第２の実施の形態に係る膨張弁ユニット１ａは、ボディ８の長手方向のほぼ中央に周設された高圧冷媒導入溝９から中央の軸線位置を通ってボディ８を貫通するように高圧冷媒通路１０が穿設されている。この場合、感温室５のダイヤフラム６の下側の空間を低圧冷媒通路１１と均圧にする連通路１９は、高圧冷媒通路１０が形成されていない部分のボディ８に設けられている。
【００２６】
この膨張弁ユニット１ａにおいても、高圧冷媒導入溝９が感温室５と低温の低圧冷媒通路１１との間を遮熱する構造になっている。したがって、感温室５は、ボディ８を介して低圧冷媒通路１１へ伝熱されることがないため、感温室５の温度が低下することがなく、感温エラーを起こすことがなくなる。
【００２７】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の横断面図である。この図５において、図１および図２に示した構成要素と同じまたは同等の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】
この第３の実施の形態に係る膨張弁ユニット１ｂは、第１の実施の形態に係る膨張弁ユニット１よりもさらに高圧冷媒導入溝９が周設された部分のボディ８の伝熱面積を小さくしたものである。すなわち、高圧冷媒導入溝９の内周部のボディ８にＤカット部２１を施している。これにより、感温室５と低温の低圧冷媒通路１１との間の伝熱部の面積を小さくし、感温室５から低圧冷媒通路１１へ熱が伝わりにくくしている。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、感温室と低圧冷媒通路との間のボディに高圧冷媒導入溝を周設し、この高圧冷媒導入溝から高圧冷媒通路を介して冷媒を弁孔に導くような構成にした。これにより、感温室から低圧冷媒通路への伝熱面積が小さくなるとともに、高圧冷媒導入溝が感温室と低圧冷媒通路との間を遮熱する機能を果たすため、感温室から低圧冷媒通路へ伝熱されて感温室が低温になることによる感温エラーを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１のａ−ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図４】図３のａ−ａ矢視断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る膨張弁ユニットを使用した膨張弁の横断面図である。
【図６】従来の膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図７】図６のａ−ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  膨張弁ユニット
２  低圧冷媒配管
３  高圧冷媒配管
４  弁ケース
５  感温室
６  ダイヤフラム
７  感温筒
８  ボディ
９  高圧冷媒導入溝
１０  高圧冷媒通路
１１  低圧冷媒通路
１２  弁座
１３  弁体
１４  円錐スプリング
１５  アジャストねじ
１６  シャフト
１７  ディスク
１８  ホルダ
１９  連通路
２０  Ｏリング
２１  Ｄカット部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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