(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エバポレータの入口側タンクと出口側タンクとの間のスペースに一体に溶接してなる弁ケースに装着するようにした膨張弁において、
前記出口側タンク内の冷媒の温度および圧力を感知する扁平形状の感温部と、
前記感温部に隣接して冷媒が導入または導出される第１の部屋を構成するようにした、前記感温部よりも小さな外径を有する第１のハウジングと、
前記第１のハウジングに隣接して冷媒が導出または導入される第２の部屋を構成するようにした、前記第１のハウジングよりも小さな外径を有する第２のハウジングと、
を備え、前記感温部、前記第１のハウジングおよび前記第２のハウジングを同一軸線上に重ねて配置したことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記感温部のハウジング、前記第１のハウジングおよび前記第２のハウジングは、プレス加工品であり、前記感温部に前記第１のハウジングを溶接し、前記第１のハウジングに前記第２のハウジングを溶接してな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のハウジングの中央部に弁孔が穿設され、前記第１のハウジングが配置される側の前記感温部のハウジングの中央部に中心が前記弁孔の中心と同一軸線上にするシャフト貫通孔が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。
【請求項４】
前記第２のハウジングによる前記第２の部屋内において前記弁孔に対して軸線方向に進退自在に配置された弁体と、前記弁体を前記弁孔に向けて付勢するスプリングと、前記シャフト貫通孔および前記弁孔の軸線位置に貫通配置されて前記感温部の感知結果を前記弁体に伝達するシャフトと、を備えていることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
【請求項５】
前記第１のハウジングが配置される側の前記感温部のハウジングは、前記シャフトを軸線位置にて軸線方向に進退自在に支持するとともに前記シャフトと前記シャフト貫通孔との間の隙間をシールするためのパッキンを保持する形状に成形されていることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
【請求項６】
前記第２の部屋を形成する前記第２のハウジングの端部より突出され、先端部が屈曲されて前記スプリングのスプリング受けを構成するとともに屈曲の角度により前記スプリングの荷重調整を行うことができるようにした前記第２のハウジングと一体成形の少なくとも１つの荷重調整片を備えていることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
【請求項７】
前記第１のハウジングが配置される側の前記感温部のハウジングは前記出口側タンクに連通する第１の開口部を有し、前記第１のハウジングは前記第１の部屋に連通する第２の開口部を有し、前記第１および第２の開口部は、前記感温部のハウジングおよび前記第１のハウジングの円周方向に複数設けられ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・高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の気液混合冷媒に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膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車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、凝縮された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を行うことで、冷房が行われる。
【０００３】
膨張弁は、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感温部と、その感温部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ている。この弁部は、高圧冷媒を受ける冷媒入口と低圧冷媒を供給する冷媒出口とを連通する冷媒通路の途中にその冷媒通路を遮るように設けられた壁に穿設された弁孔と、この弁孔に対向して接離可能に設けられた弁体とから成っている。弁体は、弁孔を塞ぐ方向にばねによって付勢され、また、感温部によりシャフトを介して駆動されることで弁開度を制御するようになっている。
【０００４】
このような膨張弁は、エバポレータの入口配管と出口配管とに取り付けられるが、膨張弁とエバポレータとの配管作業は、非常に繁雑であることから、膨張弁をエバポレータと一体に構成して配管作業を軽減することが提案されている。
【０００５】
その一例として、特開昭６３−８０１６９号公報に記載された膨張弁付きのエバポレータが知られている。このエバポレータによれば、冷媒流通路と空気流通空間とが交互に形成されるように複数のプレートを積層し、積層されたプレートの冷媒流れ方向両端部には、複数の冷媒流通路をグループ別に集合させるタンクが形成され、これらのタンクを適当に接続して一続きの冷媒流れを成すようにしている。タンク内には、高圧の液冷媒を導入する高圧配管およびエバポレータ出口配管を構成する低圧配管が接続された膨張弁用パイプが設けられ、その膨張弁用パイプの一端がエバポレータの外に延びていて、そこから膨張弁用パイプに膨張弁を構成するシリンダブロックを挿入するようにしている。このシリンダブロックには、高圧の液冷媒を断熱膨張させる弁部とエバポレータ出口の冷媒の温度および圧力を感知して弁部の弁体を制御する制御部とを備えている。
【０００６】
膨張弁用パイプは、その側壁に、断熱膨張された冷媒をエバポレータ入口に供給するための孔およびエバポレータ出口の冷媒を通過させるための孔が設けられており、これらの孔に連通するシリンダブロックの冷媒流通路は、膨張弁用パイプとシリンダブロックとの間に配置されるシールリングによってシールされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張弁は、中実の円柱体を切削加工してその中に弁体やそれを駆動する感温部などを収容する構成にしてあるため、ボディの部分が高価になり、また、シールリングを取り付けた状態で膨張弁を膨張弁用パイプに挿入するときに、膨張弁用パイプに設けられた孔がシールリングを破断させる危険性があり、膨張弁の組立性が悪いという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安価で組立性の良い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、エバポレータの入口側タンクと出口側タンクとの間のスペースに一体に溶接してなる弁ケースに装着するようにした膨張弁において、前記出口側タンク内の冷媒の温度および圧力を感知する扁平形状の感温部と、前記感温部に隣接して冷媒が導入または導出される第１の部屋を構成するようにした、前記感温部よりも小さな外径を有する第１のハウジングと、前記第１のハウジングに隣接して冷媒が導出または導入される第２の部屋を構成するようにした、前記第１のハウジングよりも小さな外径を有する第２のハウジングと、を備え、前記感温部、前記第１のハウジングおよび前記第２のハウジングを同一軸線上に重ねて配置した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、感温部に重ねて配置される第１のハウジングは感温部よりも小さい外径を有し、第２のハウジングは第１のハウジングよりも小さい外径を有しているので、これに合わせて形成された弁ケースに載せるだけで簡単に装着でき、組立性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、感温部のハウジング、第１のハウジングおよび第２のハウジングをプレス加工品とし、感温部に第１のハウジングを溶接し、第１のハウジングに第２のハウジングを溶接して構成するようにした。
【００１２】
これにより、ハウジングをプレス加工品で構成したことで、ボディを安価に作ることができ、膨張弁のコストを低減することができる。
【００１３】
【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縦断面図である。
【００１４】
本発明による膨張弁１は、エバポレータ出口の冷媒温度および圧力を感知する感温部と、この感温部が感知した冷媒の温度および圧力に応じてエバポレータに供給する冷媒の流量を調節する弁部とから構成され、これら感温部および弁部のハウジングをプレス加工品で構成している。
【００１５】
感温部は、プレス加工で成形したアッパーハウジング２およびロアハウジング３の外周端を溶接することで扁平形状のハウジングを構成している。弁部のハウジングは、プレス加工で成形した浅底カップ状のハウジング４の外周端をロアハウジング３に溶接し、さらに、プレス加工で成形したカップ状のハウジング５の外周端をハウジング４に溶接することで構成している。この３段に重ねて構成した膨張弁は１は、感温部の外径に対してその下に取り付けられたハウジング４の外径を小さく、そして、このハウジング４の下に取り付けられたハウジング５の外径をさらに小さくしてある。
【００１６】
感温部は、ダイヤフラム６によって上下の部屋に仕切られている。感温部のロアハウジング３は、その中央軸線位置にシャフト貫通孔７が穿設され、外周部には複数の開口部８が穿設されている。感温部の下部の部屋には、熱伝導性の良いセンターディスク９が配置されている。このセンターディスク９は、その外周部の一部が開口部８に近付くように曲げ加工されており、開口部８の近傍の冷媒の温度を感知するようにしている。
【００１７】
ロアハウジング３の中央部分は、シャフト１０をシャフト貫通孔７の軸線位置にて軸線方向に進退自在に支持するパッキン１１を保持するような形状に形成されている。パッキン１１は、感温部の下側の部屋とハウジング４によって形成される部屋との間のシールも兼ねており、ワッシャ１２によりパッキン１１を保持する部分に保持されている。このワッシャ１２は、パッキン１１を保持する部分に圧入などによって固定されている。
【００１８】
感温部の上部の部屋は、冷媒と同じガスが充填されており、アッパーハウジング２の中央に穿設されているガス導入孔はボール１３を溶接することによって閉止されている。
【００１９】
ハウジング４は、中心に弁孔１４が穿設されている。この弁孔１４は、ロアハウジング３のシャフト貫通孔７と正確に同心が出るよう位置決めされている。ハウジング４は、また、外周部に冷媒が通過する複数の開口部１５が穿設されている。
【００２０】
ハウジング５内には、弁孔１４に対して軸線方向に進退自在のボール形状の弁体１６が配置されており、この弁体１６は圧縮コイルスプリング１７によって弁孔１４を塞ぐ方向に付勢されている。また、ハウジング５は、その下方中央部が開放されていて冷媒が通過する開口部１８を構成し、さらに下端部より突出するよう荷重調整片１９が一体に成形されている。この荷重調整片１９は、先端部が内側に屈曲されて圧縮コイルスプリング１７のスプリング受けを構成するとともに、その曲げ角度により圧縮コイルスプリング１７の荷重を調整してこの弁体１６が開き始める膨張弁１のセット値の調整を行っている。
【００２１】
膨張弁１の軸線位置に配置されたシャフト１０は、エバポレータ出口の冷媒温度および圧力を感知するダイヤフラム６の変位を弁体１６に伝えるようにしている。また、感温部のロアハウジング３は、その開口部８の図の上側に段差部が設けられていてそこにＯリング２０が周設されている。ロアハウジング３に外径の小さなハウジング４を溶接することによって形成された段差部、さらに、ハウジング４に外径の小さなハウジング５を溶接することによって形成された段差部にも、それぞれＯリング２１，２２が周設されている。ハウジング４およびハウジング５の溶接部分にＯリング２１，２２を配置しているため、ハウジング４およびハウジング５の溶接は、必ずしも全周が完全に気密状態である必要はなく、脱落しない程度に接合されていればよい。
【００２２】
なお、この膨張弁１は、ここでは、ハウジング４によって形成された部屋に高温・高圧の液冷媒を導入し、弁孔１４と弁体１６との間の隙間を通過させることで断熱膨張させ、断熱膨張された低温・低圧の冷媒をハウジング５の開口部１８を介して導出するものとする。
【００２３】
次に、このように構成された膨張弁１のエバポレータへの装着について説明する。
図２は本発明による膨張弁が装着される弁ケースを備えたエバポレータの部分拡大平面図、図３は本発明による膨張弁の装着状態を示すエバポレータの正面図、図４は図３のａ−ａ矢視断面図、図５は図４のｂ−ｂ矢視断面図である。
【００２４】
エバポレータ３０は、冷媒流通路および空気流通路を交互に複数配置した平板状の熱交換パネルを２枚並べ、さらにこれらに別の２枚の熱交換パネルを重ねるように配置して一体にしたような構成を有し、各熱交換パネルの流体流れ方向の両端にはそれぞれタンクを設けて冷媒流通路を集合させ、かつ隣接するパネルのタンクを連通させて、冷媒が各熱交換パネルを順次流れるようになっている。
【００２５】
図示のエバポレータ３０は、膨張弁１からの冷媒を受ける入口側タンク３１と蒸発された冷媒が出て行く出口側タンク３２とが隣接して平行に配置された場合を示しており、入口側タンク３１と出口側タンク３２との間のスペースに膨張弁１を装着する弁ケース３３が取り付けられている。
【００２６】
弁ケース３３は、図の上方に向かって拡開形成された浅底の形状を有し、エバポレータ３０と一体に形成される。弁ケース３３の側壁には、コンデンサにて凝縮された高圧の液冷媒を受ける冷媒入口配管３４が接続されている。エバポレータ３０の冷媒出口配管３５は、出口側タンク３２に直接接続されている。また、弁ケース３３は、冷媒入口配管３４が接続されている部分に高圧の液冷媒を導入する冷媒導入用開口部３６を有し、入口側タンク３１と接合されている部分には膨張弁１によって断熱膨張された低温・低圧の冷媒を供給する冷媒導出用開口部３７を有し、出口側タンク３２と接触している部分にはエバポレータ３０から出て行く冷媒の温度および圧力を感知できるようにした冷媒感知用開口部３８を有している。
【００２７】
また、この弁ケース３３は、冷媒導出用開口部３７を介して入口側タンク３１に接続されている部分を除きその入口側タンク３１とは隙間を設けて接触しないようにしている。これにより、冷媒導出用開口部３７から入口側タンク３１に導入される冷媒の低温が入口側タンク３１から膨張弁１の感温部が位置する弁ケース３３の部分に直接伝熱されないようにして、感温部が感温エラーを起こしてしまうのを防止している。
【００２８】
膨張弁１のエバポレータ３０への装着は、エバポレータ３０の外側に一体に形成された浅底の弁ケース３３に挿入し、固定金具３９で固定される。固定金具３９は、たとえば略Ｕ字状に形成した弾性ストリップの対向側面にスリット状の開口部を有する。弁ケース３３に膨張弁１を挿入した状態で、感温部の全周溶接部と弁ケース３３のフランジ部とが重なり合っている部分に固定金具３９を横から押し込むことにより、その重なり合っている部分がスリット状の開口部に嵌まり、これによって膨張弁１と弁ケース３３とが固定される。
【００２９】
弁ケース３３に膨張弁１を装着した状態では、弁ケース３３の冷媒導入用開口部３６は、膨張弁１の開口部１５と連通状態になり、弁ケース３３の冷媒導出用開口部３７は、膨張弁１の開口部１８と連通状態になり、弁ケース３３の冷媒感知用開口部３８は、膨張弁１の開口部１８と連通状態になる。また、Ｏリング２０は、開口部１８と大気との間をシールし、Ｏリング２１は、開口部１８と開口部１５との間をシールし、Ｏリング２２は、開口部１５と開口部１８との間をシールする。
【００３０】
膨張弁１が取り付けられたエバポレータ３０において、エバポレータ３０の中を流れて出口側タンク３２に集められた冷媒は、冷媒出口配管３５より流出していくが、そのときの冷媒の温度は、出口側タンク３２および弁ケース３３を介して膨張弁１の感温部に伝熱されるとともに弁ケース３３の冷媒感知用開口部３８を介して出口側タンク３２に開口している開口部８を介してセンターディスク９に伝熱される。同時に冷媒圧力が感温部の下部の部屋に伝えられる。
【００３１】
ここで、出口側タンク３２内の冷媒の温度が低下するか冷媒圧力が上昇すると、ダイヤフラム６は、上方に変位する。これにより、シャフト１０および弁体１６が圧縮コイルスプリング１７に押されて上方へ移動し、弁開度が小さくなる。この結果、冷媒入口配管３４、弁ケース３３の冷媒導入用開口部３６および膨張弁１の開口部１５を介して導入され、膨張弁１の開口部１８、弁ケース３３の冷媒導出用開口部３７を介してエバポレータ３０の入口側タンク３１へ導出される冷媒の流量が減少する。
【００３２】
逆に、出口側タンク３２内の冷媒の温度が上昇するか冷媒圧力が低下すると、ダイヤフラム６は、下方に変位する。これにより、シャフト１０および弁体１６が圧縮コイルスプリング１７の付勢力に抗して下方へ移動し、弁開度が大きくなるように制御される。この結果、膨張弁１の弁部を介してエバポレータ３０に送り込まれる冷媒の流量が増加する。
【００３３】
なお、上記の説明では、ハウジング４によって形成された中間の部屋に高温・高圧の冷媒を導入し、ハウジング５によって形成された部屋から断熱膨張された低温・低圧の冷媒を導出するものとして説明したが、ハウジング５によって形成された部屋に高温・高圧の冷媒を導入し、中間の部屋から断熱膨張された低温・低圧の冷媒を導出するようにしてもよい。
【００３４】
また、圧縮コイルスプリング１７を受けてその荷重を調整する荷重調整片１９は、１つで構成したが、複数設けるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、膨張弁のボディを従来の細長い円筒形状から、感温部から離れる方向に段階的に外径を小さくし、かつ軸線方向の長さが短いボタン形状としたことで、エバポレータと一体に形成された浅底の弁ケースに対する装着が容易であり、組立性を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明の膨張弁は、感温部および弁部のハウジングを安価なプレス加工品で構成したことにより、従来高価だったボディを安価に作ることができ、軸線方向の寸法を短くして小型化したことにより、膨張弁のコストをさらに低減することができる。
【００３７】
さらに、弁体を弁閉方向に付勢する圧縮コイルスプリングの荷重調整を弁部のハウジングと一体に形成した荷重調整片の折り曲げ方で行う構成にしたことで、従来荷重調整に用いていたアジャストねじが不要になり、部品点数を減らすことで、さらに膨張弁のコストを低減することができる。
【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縦断面図である。
【図２】本発明による膨張弁が装着される弁ケースを備えたエバポレータの部分拡大平面図である。
【図３】本発明による膨張弁の装着状態を示すエバポレータの正面図である。
【図４】図３のａ−ａ矢視断面図である。
【図５】図４のｂ−ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
１  膨張弁
２  アッパーハウジング
３  ロアハウジング
４，５  ハウジング
６  ダイヤフラム
７  シャフト貫通孔
８  開口部
９  センターディスク
１０  シャフト
１１  パッキン
１２  ワッシャ
１３  ボール
１４  弁孔
１５  開口部
１６  弁体
１７  圧縮コイルスプリング
１８  開口部
１９  荷重調整片
２０，２１，２２  Ｏリング
３０  エバポレータ
３１  入口側タンク
３２  出口側タンク
３３  弁ケース
３４  冷媒入口配管
３５  冷媒出口配管
３６  冷媒導入用開口部
３７  冷媒導出用開口部
３８  冷媒感知用開口部
３９  固定金具
【図１】
0003920056.tif 000002
【図２】
0003920056.tif 000003
【図３】
0003920056.tif 000004
【図４】
0003920056.tif 000005
【図５】
0003920056.tif 000006