(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に隣接して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ためのダイヤフラムを有する感温部と、
前記出口側タンク内の冷媒を導入するための前記感温部の部屋を構成する部分、冷媒が導入または導出される第１の冷媒通路を構成する部分および冷媒が導出または導入される第２の冷媒通路を構成する部分が段階的に順次縮径された外形のボディを有する弁部と、
を備え、
前記ボディは、前記感温部の部屋を構成する部分に前記出口側タンク内の冷媒を導入する開口部を有し、前記感温部のロアハウジングと一体に形成されていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記弁部は、前記第１の冷媒通路と前記第２の冷媒通路とを隔てている壁に穿設された弁孔と、前記第２の冷媒通路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、前記スプリングの荷重を調整するアジャストねじと、前記感温部の部屋と前記第１の冷媒通路とを隔てている壁に貫通配置されて前記ダイヤフラムの変位を前記弁体に伝達するシャフトとが中央軸線上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】
円周上に複数形成された前記開口部に圧入される複数の脚部を持った熱伝導性のよい伝熱リングを備え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】
前記伝熱リングは、前記脚部の１つが前記開口部より突出していて、前記出口側タンク内の冷媒の温度を直接感知する感温フィンを構成するようにしたことを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
【請求項５】
前記伝熱リング内にて前記感温部のダイヤフラムに接触配置された熱伝導性のよいセンターディスク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６】
中央部に前記弁体を受け、前記中央部から半径方向外方へ延びる複数の脚部の先端が前記第２の冷媒通路の内壁に摺接されていて前記弁体の軸線方向の振動を抑制する制振部材を備え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・高圧のガス冷媒をコンデンサで凝縮し、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、円柱体のシリンダブロックに周設された溝に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、組立性のよ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に隣接して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ためのダイヤフラムを有する感温部と、前記出口側タンク内の冷媒を導入するための前記感温部の部屋を構成する部分、冷媒が導入または導出される第１の冷媒通路を構成する部分および冷媒が導出または導入される第２の冷媒通路を構成する部分が段階的に順次縮径された外形のボディを有する弁部と、を備え、前記ボディは、前記感温部の部屋を構成する部分に前記出口側タンク内の冷媒を導入する開口部を有し、前記感温部のロアハウジングと一体に形成されている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、ボディは、感温部から離れる方向に段階的に縮径されているので、これに合わせて形成された弁ケースに載せるだけで装着でき、シールリングを取り付けた状態での組立性を向上させることができる。
【００１１】
【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中央縦断面図、図２は本発明による膨張弁を装着したエバポレータの正面図、図３は図２のａ−ａ矢視断面図である。
【００１２】
本発明による膨張弁１は、エバポレータ２の外側に一体に形成された浅底の弁ケース３に挿入し、弁ケース３に固定金具４で固定することによって装着される。
【００１３】
エバポレータ２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。
【００１４】
図示のエバポレータ２は、膨張弁１からの冷媒を受ける入口側タンク５と蒸発された冷媒が集められる出口側タンク６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５と出口側タンク６との間のスペースに膨張弁１を装着する弁ケース３が取り付けられている。
【００１５】
弁ケース３は、図の上方に向かって拡開形成された形状を有し、その側壁には、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７が接続されている。エバポレータ２の冷媒出口配管８は、出口側タンク６に直接接続されている。また、弁ケース３は、入口側タンク５と接触している部分に膨張弁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９を有し、出口側タンク６と接触している部分にはエバポレータ２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１０を有している。
【００１６】
膨張弁１は、出口側タンク６内の冷媒の温度および圧力を感知する感温部と、冷媒の温度および圧力に応じて開度が制御される弁部とを備えている。感温部は、アッパーハウジング１１とロアハウジング１２とを有し、弁部は弁機構を内蔵するボディ１３を有している。ここで、感温部のロアハウジング１２とボディ１３とは一体に形成された切削加工品である。感温部のハウジングは、ボディ１３と一体のロアハウジング１２にアッパーハウジング１１を溶接することによって構成される。
【００１７】
ボディ１３は、感温部の部屋を構成する部分、軸線中心を通って横に穿設された低圧冷媒通路１４を構成する部分、および図の下端部の軸線位置に形成された高圧冷媒通路１５を構成する部分が段階的に順次縮径された外形を有している。低圧冷媒通路１４と高圧冷媒通路１５とを隔てている壁の軸線位置には弁孔１６が穿設されている。高圧冷媒通路１５内には、ボール形状の弁体１７が弁孔１６に対して軸線方向に進退自在に配置され、その弁体１７は圧縮コイルスプリング１８によって弁孔１６に向けて付勢されている。圧縮コイルスプリング１８の下端は、ボディ１３の下部開口部に螺着されたアジャストねじ１９によって受けられている。このアジャストねじ１９は、弁体１７が開き始める膨張弁１のセット値を調整するもので、そのセット値は、ボディ１３へのねじ込み量で圧縮コイルスプリング１８の荷重を変更することにより調整される。また、弁体１７には、高圧冷媒の圧力変動による軸線方向の微少振動を抑制する制振ばね２０が設けられている。この制振ばね２０は、中央部が弁体１７と圧縮コイルスプリング１８との間に挾持され、中央部から半径方向外方へ延びる複数の脚部の先端が高圧冷媒通路１５の内壁に摺接されている。
【００１８】
感温部の部屋と低圧冷媒通路１４とを隔てている壁にはシャフト２１が貫通配置されている。このシャフト２１は、ボディ１３に嵌め込まれたパッキン２２によって中央軸線上に保持され、軸線方向に進退自在に支持されるとともに感温部の部屋と低圧冷媒通路１４との間をシールする働きをしている。このパッキン２２は、ワッシャ２３をボディ１３に圧入することによってボディ１３内に保持されている。
【００１９】
感温部は、ダイヤフラム２４によって上下の部屋に仕切られている。感温部の下部の部屋には、熱伝導性のよいセンターディスク２５がダイヤフラム２４に密着配置されている。このセンターディスク２５は、ロアハウジング１２に形成された開口部２６を介して導入された出口側タンク６内の冷媒の温度をダイヤフラム２４に伝えるとともに、出口側タンク６内の冷媒の温度および圧力に応じたダイヤフラム２４の変位をシャフト２１を介して弁体１７に伝えるようにしている。出口側タンク６内の冷媒を導入する開口部２６は、ロアハウジング１２に複数形成されている。このセンターディスク２５の外周には、熱伝導性のよい伝熱リング２７がその脚部を開口部２６に圧入することによってロアハウジング１２に固定されている。伝熱リング２７の脚部の１つが開口部２６を介して外に突出して感温フィン２８を構成している。この感温フィン２８は、膨張弁１を弁ケース３に装着したときに、出口側タンク６の中まで侵入し、出口側タンク６内の冷媒の温度を直接感知し、感温部のハウジングやセンターディスク２５に伝熱するようにしている。
【００２０】
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１１の中央に穿設されているガス導入孔はボール２９を溶接することによって閉止されている。
【００２１】
さらに、膨張弁１を弁ケース３に装着する際には、感温部から遠ざかる方向に段階的に縮径されたボディ１３の段差部にＯリング３０，３１，３２を配置し、大気と感温部の部屋との間、感温部の部屋と低圧冷媒通路１４との間、および低圧冷媒通路１４と高圧冷媒通路１５との間を流体的にシールしている。
【００２２】
以上の構成の膨張弁１において、エバポレータ２の出口側タンク６に集められて冷媒出口配管８より出て行く冷媒の温度は、感温フィン２８にて感知され、伝熱リング２７およびセンターディスク２５を介してダイヤフラム２４に伝えられる。また、出口側タンク６内の冷媒の圧力は、開口部２６を介してダイヤフラム２４に伝えられる。
【００２３】
ここで、出口側タンク６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２４は、上方に変位する。これにより、シャフト２１および弁体１７が圧縮コイルスプリング１８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７から弁ケース３および膨張弁１の高圧冷媒通路１５に導入され、膨張弁１の低圧冷媒通路１４から弁ケース３および入口側タンク５を介してエバポレータ２に導入される冷媒の流量が減少する。
【００２４】
逆に、出口側タンク６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２４は、下方に変位する。これにより、シャフト２１および弁体１７が圧縮コイルスプリング１８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２に送り込まれる冷媒の流量が増加する。
【００２５】
なお、上記の実施の形態の膨張弁１では、図の下端側の冷媒通路に高温・高圧の液冷媒を導入し、中央の冷媒通路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いるが、冷媒をその逆方向に流すようにしてもよい。その場合には、制振ばね２０は省くことができる。
【００２６】
【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軸線方向の長さが短く、かつ感温部から離れる方向に段階的に縮径されている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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膨張弁の中央縦断面図である。
【図２】本発明による膨張弁を装着したエバポレータの正面図である。
【図３】図２のａ−ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１  膨張弁
２  エバポレータ
３  弁ケース
４  固定金具
５  入口側タンク
６  出口側タンク
７  冷媒入口配管
８  冷媒出口配管
９  冷媒導出用開口部
１０  冷媒感知用開口部
１１  アッパーハウジング
１２  ロアハウジング
１３  ボディ
１４  低圧冷媒通路
１５  高圧冷媒通路
１６  弁孔
１７  弁体
１８  圧縮コイルスプリング
１９  アジャストねじ
２０  制振ばね
２１  シャフト
２２  パッキン
２３  ワッシャ
２４  ダイヤフラム
２５  センターディスク
２６  開口部
２７  伝熱リング
２８  感温フィン
２９  ボール
３０，３１，３２  Ｏリング
【図１】
0003920059.tif 000002
【図２】
0003920059.tif 000003
【図３】
0003920059.tif 000004