(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エバポレータに向かう冷媒が通過する高圧側通路及び低圧側通路、上記両通路間を連通するオリフィス、及びエバポレータから送り出される冷媒が通過する低圧冷媒通路を有する弁本体と、上記オリフィスを開閉する弁体と、上記弁本体に装着され、ダイアフラムにより区画された第１の圧力室と第２の圧力室を有し、上記第１の圧力室に所定冷媒が封入されるとともに上記第２の圧力室が上記低圧冷媒通路に連通したパワーエレメントと、上記ダイアフラムの変位により上記弁体を駆動する感温駆動棒と、を備えた膨張弁において、
上記弁本体は、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路とを連通するとともに上記オリフィスに対して同心状に形成された均圧孔と、その周囲に形成された段部とを有し、上記低圧冷媒通路内の圧力変動による上記第１の圧力室の圧力変動を遅延させる遅延手段を設け、該遅延手段は、上記パワーエレメントと上記弁本体の間に装着され、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路との連通を阻止する阻止部材と、上記弁本体に形成され、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路とを連通する小穴と、から成り、上記阻止部材は小径部と大径部から成る筒状のもので、上記小径部が上記均圧孔に挿入されるとともに上記大径部が上記段部に当接した状態で上記弁本体に装着され、上記感温駆動棒が上記阻止部材の貫通孔に挿通されるとともに上記感温駆動棒と上記貫通孔との間の隙間をシールするＯリングが設けられ、上記小穴は上記段部に設けられたことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
上記小穴は、上記感温駆動棒と略平行に設けられたブリードポートであ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】
本発明は空気調和装置、冷凍装置等の冷凍サイクルにおいて、エバポレータに供給される冷媒の流量制御に用いられる膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の膨張弁は、自動車等の空気調和装置の冷凍サイクルにおいて用いられており、図２は、従来幅広く用いられている膨張弁の一例の縦断面図を冷凍サイクルの概略と共に示している。図において、膨張弁１０は、角柱状のアルミ製の弁本体３０には、冷凍サイクルの冷媒管路１１においてコンデンサ５の冷媒出口からレシーバ６を介してエバポレータ８の冷媒入口へと向かう部分に介在される高圧の液相冷媒が通過する高圧側通路となる第１の通路３２及び断熱膨張された気液二相冷媒が流入する低圧側通路となる第３の通路３２’と、冷媒管路１１においてエバポレータ８の冷媒出口からコンプレッサ４の冷媒入口へと向かう部分に介在される低圧冷媒通路となる第２の通路３４とが隔壁３８ｆにより上下に相互に離間して弁本体３０の内部に形成されている。
【０００３】
第１の通路３２と第３の通路３２’との間にはレシーバ６の冷媒出口から供給された液体冷媒を断熱膨張させるためのオリフィス３２ａが形成されている。オリフィス３２ａの入口側つまり第１の通路の上流側には弁座が形成されていて、弁座には上流側から弁部材３２ｃにより支持された球状の弁体３２ｂが配置され、弁体３２ｂと弁部材３２ｃとは溶接により固定されている。弁部材３２ｃは、弁体と弁本体の下部に設けられた圧縮コイルばねの如き付勢手段３２ｄとの間に配置され付勢手段３２ｄの付勢力を弁体３２ｂに伝え、弁体３２ｂは弁座に接近する方向に付勢されている。
【０００４】
レシーバ６からの液冷媒が導入される第１の通路３２は液冷媒の通路となり、入口ポート３２１と、この入口ポート３２１に連続する弁室３５を有する。弁室３５は、オリフィス３２ａと同軸に形成される有底の室であり、プラグ３９によって密閉されており、第１の通路３２はオリフィス３２ａを介して第３の通路３２’に連通し、出口ポート３２２から冷媒管路１１によりエバポレータ８の冷媒入口に接続されている。
【０００５】
さらに、弁本体３０にはエバポレータ８の出口温度に応じて弁体３２ｂに対して駆動力を与えてオリフィス３２ａの開閉を行うために、小径の孔３７とこの孔３７より径が大径の孔３８が第２の通路３４を貫通してオリフィス３２ａと同軸に形成され、弁本体３０の外部の上端には感温駆動部となるパワーエレメント部３６がシール材３６ｍを介して固定されるねじ孔３６１が形成されている。
【０００６】
パワーエレメント部３６は、可撓性のある金属製薄板であるステンレス製のダイアフラム３６ａと、このダイアフラム３６ａを挟んで互いに溶接により密着して設けられ、上記ダイアフラムを一壁面として、その上下に区画された二つの圧力室を形成する第１の圧力室である上部圧力室３６ｂ及び第２の圧力室である下部圧力室６ｃをそれぞれ構成する気密壁となるステンレス製の上カバー３６ｄ及び下カバー３６ｈと、上部圧力室３６ｂにダイアフラム駆動媒体となる所定冷媒を封入するためのめくら栓３６ｉとを備え、下部圧力室３６ｃは、オリフィス３２ａの中心線に対して同心的に形成された均圧孔３６ｅを介して第２の通路３４に連通されている。第２の通路３４には、エバポレータ８からの冷媒蒸気が流れ、通路３４は気相冷媒の通路となり、その気相冷媒の圧力が均圧孔３６ｅを介して下部圧力室３６ｃに負荷されている。また、下カバー３６ｈには、筒状の取付座３６２が形成され、取付座３６２がねじ孔３６１に螺着により取付けられ、弁本体３０に固定されている。
【０００７】
さらに、下部圧力室３６ｃ内にダイアフラム３６ａと当接し、かつ第２の通路３４を貫通して隔壁３８ｆ内の大径の孔３８内に摺動可能に配置されて、エバポレータ８の冷媒出口温度を下部圧力室３６ｃへ伝達すると共に、上部圧力室３６ｂ及び下部圧力室３６ｃの圧力差に伴うダイアフラム３６ａの変位に応じて大径の孔３８内を摺動して駆動力を与えるアルミ製の太延の感温棒３６ｆと、小径の孔３７内に摺動可能に配置されて感温棒３６ｆの変位に応じて弁体３２ｂを付勢手段３２ｄの弾性力に抗して押圧する感温棒３６ｆより細径のステンレス製の作動棒３７ｆからなり、感温棒３６ｆには第１の通路３２と、第２の通路３４との気密性を確保するための密封部材、例えばＯリング３６ｇが備えられている。感温棒３６ｆの上端部３６ｋは、ダイアフラム３６ａの下面に当接されて受け部となり、上記ダイアフラムとの接触面積を得るため径方向に拡大されたストッパ部３６Ｌを有している。ダイアフラム３６ａの変位は感温棒３６ｆを介して弁体３２ｂに伝達され、感温棒３６ｆの上端部３６ｋは下部圧力室３６ｃ内を摺動すべくストッパ部３６Ｌは下カバー３６ｈに支持される。
【０００８】
さらに、感温棒３６ｆの下端部は大径の孔３８の底部にて作動棒３７ｆの上端と当接し、作動棒３７ｆの下端は弁体３２ｂと当接しており、感温棒３６ｆと作動棒３７ｆとで感温駆動棒が構成され、この感温駆動棒がダイアフラム３６ａの変位を弁体３２ｂに伝達する伝達部材となる。
【０００９】
以上のパワーエレメント部３６、感温棒３６及び作動棒３７ｆの構成において、作動棒３７ｆが小径の孔３７内に挿入され、感温棒３６ｆが大径の孔３８内に挿入された後に、下カバー３６ｈの取付座３６２がねじ孔３６１に螺合されることによって固定されて、Ｏリング３６ｍによって下カバー３６ｈと弁本体３０との気密性が確保され、ねじ孔３６１は下カバー３６ｈ及びダイアフラム３６ａと共に、下部圧力室３６ｃを構成する。
【００１０】
したがって、均圧孔３６ｅには、ダイアフラム３６ａの下面から第１の通路３２のオリフィス３２ａまで延出した弁体駆動棒が同心的に配置されていることになる。なお、作動棒３７ｆの部分３７ｅはオリフィス３２ａの内径より細く形成されて、オリフィス３２ａ内を挿通し、冷媒はオリフィス３２ａ内を通過する。
【００１１】
以上の構成において、パワーエレメント部３６の上部圧力室３６ｂ中には所定冷媒がダイアフラム駆動媒体（例えば、冷凍サイクルに使用される冷媒ガスと同じ）として充填されていて、ダイアフラム駆動媒体には第２の通路３４や第２の通路３４に連通されている均圧孔３６ｅに露出された感温棒３６ｆ及びダイアフラム３６ａを介して第２の通路３４を流れているエバポレータ８の冷媒出口からの冷媒の圧力及び温度が伝達される。
【００１２】
上部圧力室３６ｂ中のダイアフラム駆動媒体は上記伝達された温度に対応してガス化し圧力が変化し、ダイアフラム３６ａの上面に負荷する。ダイアフラム３６ａは上記上面に負荷されたダイアフラム駆動ガスの圧力とダイアフラム３６ａの下面に負荷された圧力との差により上下に変位する。ダイアフラム３６ａの中心部の上下への変位は感温駆動棒を介して弁体３２ｂに伝達され弁体３２ｂをオリフィス３２ａの弁座に対して接近または離間させる。この結果、冷媒流量が制御されることとなる。
【００１３】
即ち、エバポレータ８の出口側と接続された第２の通路３４内に感温棒３６ｆが配せれており、エバポレータから送り出される低圧の気相冷媒の温度を上部圧力室３６ｂに伝達するため、その圧力の温度に応じて上部圧力室３６ｂの圧力が変化し、エバポレータ８の出口温度が高いため、つまりエバポレータの熱負荷が増加すると、上部圧力室３６ｂの圧力が高くなり、それに応じて感温棒３６ｆつまり感温駆動棒が下方へ駆動されて弁体３２ｂを下げるため、オリフィス３２ａの開度が大きくなる。これによりエバポレータ８への冷媒の供給量が多くなり、エバポレータ８の温度を低下させる。逆に、エバポレータ８から送り出される冷媒の温度が低下する。つまりエバポレータの熱負荷が減少すると、弁体３２ｂが上記と逆方向に駆動され、オリフィス３２ａの開度が小さくなり、エバポレータへの冷媒の供給量が少なくなり、エバポレータ８の温度を上昇させるのである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の膨張弁において、コンプレッサ４の起動によって、低圧冷媒通路３４の圧力低下が急激に生じ、パワーエレメント部３６内の第１圧力室と第２圧力室との差圧が大となり、これによるダイアフラム３６ｋの変位により感温棒３６ｆ及び作動棒３７ｆは下方に駆動されて弁体３２ｂを下げることになり、弁体３２ｂをオリフィス３２ａから離間させ、オリフィス３２ａは全開状態となり、レシーバ６から高圧側通路である第１の通路３２を通ってエバポレータ８に向う冷媒の流量が最大に近い状態となる。このため、上記冷媒がオリフィス３２ａを通過するときに発生する冷媒の流動音が大きく、特に気液二相冷媒では、冷媒の流動音が大きくなるという不具合の生じることがあった。
【００１５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コンプレッサ起動時の膨張弁の低圧冷媒通路の圧力低下を遅延させることにより、オリフィスの全開状態を回避し、冷媒流動音を低減することが可能な膨張弁を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の膨張弁は、エバポレータに向かう冷媒が通過する高圧側通路及び低圧側通路、上記両通路間を連通するオリフィス、及びエバポレータから送り出される冷媒が通過する低圧冷媒通路を有する弁本体と、上記オリフィスを開閉する弁体と、上記弁本体に装着され、ダイアフラムにより区画された第１の圧力室と第２の圧力室を有し、上記第１の圧力室に所定冷媒が封入されるとともに上記第２の圧力室が上記低圧冷媒通路に連通したパワーエレメントと、上記ダイアフラムの変位により上記弁体を駆動する感温駆動棒と、を備えた膨張弁において、上記弁本体は、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路とを連通するとともに上記オリフィスに対して同心状に形成された均圧孔と、その周囲に形成された段部とを有し、上記低圧冷媒通路内の圧力変動による上記第１の圧力室の圧力変動を遅延させる遅延手段を設け、該遅延手段は、上記パワーエレメントと上記弁本体の間に装着され、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路との連通を阻止する阻止部材と、上記弁本体に形成され、上記第２の圧力室と上記低圧冷媒通路とを連通する小穴と、から成り、上記阻止部材は小径部と大径部から成る筒状のもので、上記小径部が上記均圧孔に挿入されるとともに上記大径部が上記段部に当接した状態で上記弁本体に装着され、上記感温駆動棒が上記阻止部材の貫通孔に挿通されるとともに上記感温駆動棒と上記貫通孔との間の隙間をシールするＯリングが設けられ、上記小穴は上記段部に設けられたことを特徴とする。この膨張弁によれば、低圧冷媒通路の圧力低下が小穴により第２圧力室に緩慢に伝達されるので、第１圧力室と第２圧力室との差圧の急激な変化を抑制でき、上記差圧に基づくオリフィスの全開状態を回避でき、オリフィスを通過する冷媒の流量を抑制でき、冷媒流動音を低減できる。
【００１７】
請求項２の膨張弁は、請求項１に記載した膨張弁において、上記小穴は、上記感温駆動棒と略平行に設けられたブリードポートであることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る膨張弁の一実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１は、膨張弁の一実施の形態を示す断面図であり、冷凍サイクルを省略して示している。
図１において、図２に示す従来の膨張弁とは、基本的構成は同一であり、図２と同一符号は、同一又は均等部分を示し、膨張弁１０’では、弁本体３０は、図２に示す従来例と同様の弁本体が用いられており、基本的にはエバポレータに送り込まれる高圧冷媒が通る高圧側流路３２と低圧側流路３２’との間に形成されたオリフィス３２ａと、上記オリフィス３２ａに上記冷媒の上流側から対向するように配置された球状の弁体３２ｂと、上記弁体を上流側から上記オリフィスに向けて付勢するための付勢手段３２ｄと、上記付勢手段の付勢力を上記弁体３２ｂに伝えるために上記付勢手段と上記弁体との間に配置された弁部材３２ｃと、低圧冷媒通路３４が通るエバポレータから送り出される低圧冷媒圧力の温度に対応して動作するパワーエレメント部３６と、弁体３２ｂとの間に配置される感温棒３６ｆと作動棒３７ｆとからなるオリフィス３２ａ内を挿通する感温駆動棒を設け、上記パワーエレメント部３６の動作に応じて上記感温駆動棒により上記弁体３２ｂを上記オリフィス３２ａに対して接離させるようにしたことにより、オリフィス３２ａを通過する冷媒流量を制御するようになっている。
【００２４】
感温駆動棒は、その上端部３６ｋがパワーエレメント部３６を上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃに区画するダイアフラム３６ａの下面に当接される端部が径方向に拡大されたストッパ部３６ｌを有している。ダイアフラム３６ａの変位は感温棒３６ｆを介して弁体３２ｂに伝達され、感温棒３６ｆの上端部３６ｋは下部圧力室３６ｃ内を摺動すべくストッパ部３６ｌは下カバー３６ｈに支持される。
【００２５】
而して、感温棒３６ｆにはカラー部材４０が、例えば圧入により具備されており、カラー部材４０は大径の円板部４０ａとその一方の面から立上がる小径の筒部４０ｂとで一体に、例えばステンレス又はアルミニウム等の金属で形成され、中心に貫通孔４０ｃを有する。貫通孔４０ｃには感温棒３６ｆが挿入され、感温棒３６ｆの外周面との間にはＯリング４０ｄが配置されており、円板部４０ａは、下部圧力室３６ｃと均圧孔３６ｅとの間に形成された弁本体３０の段部３０ａに当接して下部圧力室３６ｃ内に存在し、筒部４０ｂは均圧孔３６ｅ内に挿入されている。
【００２６】
さらに、弁本体３０の段部３０ａには、下部圧力室３６ｃと低圧冷媒通路３４とを連通する小穴、例えばブリードポート３０ｂが感温棒３６ｆと平行に形成されている。
【００２７】
かかる構成によれば、コンプレッサの起動時に低圧冷媒通路３４の圧力低下を生じても、カラー部材４０が下部圧力室３６ｃ内及び均圧孔３６ｅ内に存在するので、低圧冷媒通路３４と下部圧力室３６ｃとの間は、カラー部材４０によりその連通が阻止されると共に、ブリードポート３０ｂを介して低圧冷媒通路３４の圧力低下が下部圧力室３６ｃに伝達されるが、その圧力変化はブリードポート３０ｂによって遅延されて緩慢に下部圧力室３６ｃに伝達されることとなる。したがって、低圧冷媒通路３４の圧力低下に基づく、上部圧力室３６ｂの圧力変動を遅延させて生じさせることになる。この結果、コンプレッサの起動時においても上部圧力室３６ｂと下部圧力室３６ｃとの圧力差の急激な変化に基づく、ダイアフラム３６ａの変位によるオリフィス３２ａの急激な全開状態を回避できることになり、オリフィス３２ａを通過する冷媒の流量を抑制でき、冷媒流動音を低減できる。即ち、カラー部材４０及びブリードポート３０ｂは、コンプレッサの起動時における低圧冷媒通路３４の圧力低下に基づく圧力変動をパワーエレメント３６の下部圧力室３６ｃ及び上部圧力室３６ｂへ遅延させて伝達する手段として作用し、また低圧冷媒通路３４の圧力低下に基づくオリフィス３２ａの急激な全開を回避する手段として作用しているのである。
しかも、図１に示す実施の形態においては、図２に示す従来の膨張弁の構成を大幅に変更することなく、冷媒流動音を低減できるのである。
【００２８】
以上実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に変更して実施することができる。即ち、本実施の形態では、図１に示す膨張弁において、カラー部材４０としては、金属製に限らず樹脂製とすることができる。また、本実施の形態では小穴について述べたが、本発明では圧力変動を遅延させて伝達する伝達手段であれば、小穴に限らないのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、コンプレッサ起動時における膨張弁の低圧冷媒通路の圧力低下に基づくパワーエレメント内の圧力室の圧力変動を遅延させて生じさせることができ、したがって、オリフィスの急激な全開を回避できるので、冷媒流量を抑制して、冷媒流動音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膨張弁の一実施の形態を示す断面図。
【図２】従来の膨張弁の構成を示す断面図。
【符号の説明】
３０  弁本体
３０ａ  段部
３０ｂ  ブリードポート
３２ａ  オリフィス
３２ｂ  弁体
３４  低圧冷媒通路
３６  パワーエレメント
３６ａ  ダイアフラム
３６ｂ  上部圧力室
３６ｃ  下部圧力室
３６Ｅ  均圧孔
３６ｆ  感温棒
３７ｆ  作動棒
４０  カラー部材
４０ａ  円板部
４０ｂ  筒部
４０ｄ  Ｏリング
【図１】
0004081295.tif 000002
【図２】
0004081295.tif 000003