(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器に至る高圧冷媒の通路となる高圧側通路が形成されると共に、該高圧側通路を開閉する弁体が当接する弁座を配設した温度自動膨張弁において、前記高圧冷媒が流入する高圧室と低圧室とが区画形成されると共に、前記高圧側通路を塞ぐ弁ケーシングを備え、前記弁座は前記弁ケーシングに可動なように支持されることによって前記高圧室と前記低圧室とを区画形成する遮断体として配設され、前記高圧室には前記弁体が配設され、前記低圧室には前記遮断体を前記弁体側に押圧するばねが設けられ、前記遮断体は前記高圧室と前記低圧室との圧力差が所定値以下のときに前記弁体に常時当接して前記蒸発器への前記高圧冷媒の流入を阻止するものであることを特徴とする温度自動膨張弁。
【請求項２】
請求項１記載の温度自動膨張弁において、前記弁ケーシングには前記遮断体を係止するためのストッパ部が設けられ、前記遮断体は前記高圧室と前記低圧室との圧力差が所定値以上のときに前記ストッパ部に常時当接することを特徴とする温度自動膨張弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温度自動膨張弁において、前記遮断体には前記高圧室と前記低圧室とを連通させたオリフィス又は溝が形成されており、前記遮断体は前記高圧室と前記低圧室との圧力差が所定値以下のときに前記弁体に常時当接して前記オリフィス又は前記溝を通して前記高圧冷媒の微量を該高圧室から該低圧室へ流入させて前記蒸発器への該高圧冷媒の流入を抑制するものであることを特徴とする温度自動膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用空調装置（カーエアコンシステム）等の冷凍サイクルに使用されると共に、蒸発器に付設される温度自動膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の温度自動膨張弁としては、例えば図４に示されるような構成のものが挙げられる。この温度自動膨張弁は、揺動板式等のピストンストローク制御方式の可変容量圧縮機を採用した自動車用空調装置に使用されるもので、膨張弁ユニット２及び閉塞部材３がケーシング１内に取り付けられて構成される。
【０００３】
具体的に言えば、ケーシング１には、圧縮機吐出室から吐出される高圧冷媒の蒸発器４に至る通路となる高圧側通路１１と、蒸発器４の出口から送出される低圧冷媒の圧縮機吸入室に至る通路となる低圧側通路１２及びこれに挟まれて配置される弁ユニット挿入部１３とが形成されている。閉塞部材３は、係止部材を用いて膨張弁ユニット２の端部を装着可能に弁ユニット挿入部１３の上方に配設されている。
【０００４】
膨張弁ユニット２は、ケーシング１の高圧側通路１１内に高圧室１０及びポート２００ｂを形成して配設される弁座２００ａを含むと共に、高圧側通路１１及び弁ユニット挿入部１３間を塞ぐようにケーシング１の中央部に装着された弁ケーシング２００と、高圧室１０に配設されて弁座２００ａに対して当接又は離間されることで高圧側通路１１と弁座２００ａ及びポート２００ｂとを経て蒸発器４に至る通路を開閉する弁体２０１と、弁体２０１をガイト２０２を介して閉弁方向（図４中では上方向）に押圧するばね２０３と、ばね２０３の押圧力を調整する調整ねじ２０４と、ケーシング１の弁ユニット挿入部１３内にその端部が閉塞部材３に装着された状態で配設されると共に、蒸発器４の出口から圧縮機の吸入室に至る低圧側通路１２途上に配置された感温部２０５と、感温部２０５内の圧力と蒸発器４の出口圧力との圧力差によって変位するダイアフラム２０６と、弁ケーシング２００に可動に支持されると共に、一端がダイアフラム２０６に当接して他端に弁体２０１が取り付けられることでダイアフラム２０６の変位に応じて弁体２０１を開閉させる伝達ロッド２０７と、伝達ロッド２０７をダイアフラム２０６に押圧するばね２０８とから構成される。
【０００５】
尚、この膨張弁ユニット２では弁ケーシング２００に連通孔２００ｃが設けられており、ダイアフラム２０６には連通孔２００ｃによって蒸発器４の出口からの圧力が作用するようになっている。
【０００６】
このうち、蒸発器４の出口からの冷媒に晒される感温部２０５の内部には冷媒（Ｒ１３４ａ）及び吸着剤（オイル）が封入されており、感温部２０５内部の圧力は蒸発器４の出口からの冷媒の温度に応じて変化するようになっている。
【０００７】
これにより、ダイアフラム２０６の両面にかかる圧力差（ダイアフラム２０６を弁体２０１側に押圧する力と弁体２０１の閉弁方向に作用する力との差）による力、並びにばね２０３の押圧力によって膨張弁の過熱度特性が決定される。
【０００８】
図５は、このような温度自動膨張弁の所定の入口圧力条件下における温度（℃）−圧力（ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）特性を示したものである。
【０００９】
図５からは、膨張弁に関する特性Ｃ１は温度上昇に伴って圧力が比例して増大する直線となっているのに対し、冷媒（Ｒ１３４ａ）に関する特性Ｃ２は温度上昇に伴って圧力が徐々に変化しながら増大する曲線となっており、特性Ｃ１が特性Ｃ２にクロスされるように設定されていることが判る。
【００１０】
即ち、特性Ｃ１及び特性Ｃ２を対比すれば、例えば圧力２．０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに至る温度を比較した場合、特性Ｃ１では０℃に対応し、特性Ｃ２ではそれよりもやや高い温度に対応しているが、圧力２．７ｋｇ／ｃｍ2 Ｇに至る温度を比較した場合、特性Ｃ１では１０℃に対応し、特性Ｃ２ではそれよりも△Ｔ分だけ低い温度に対応しており、０℃を超過した１．２℃付近を境に圧力に対する温度の高低の関係が逆転してクロスポイントを生じている様子が判る。これは低外気温度領域までは殆ど圧縮機が連続運転となり、この領域では冷媒循環量が極端に減少するため、特に低乃至中外気温度領域での膨張弁のハンチング抑制、圧縮機への冷媒の戻り（オイルを含む）を確保することを狙ったものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した温度自動膨張弁の場合、図５を参照すれば、特性Ｃ１，Ｃ２の対比においてクロスポイントより温度が低い領域では膨張弁の特性Ｃ１の方が冷媒の特性Ｃ２よりも高い圧力に対応しているが、この状態では膨張弁が常時開弁しており、圧縮機の停止状態でも高圧側と低圧側とが遮断されないため、車体内外の温度環境の変化により高圧側にトラップされていた冷媒が膨張弁を介して低圧側に移動し、圧縮機本体やその吸入経路に大量の液冷媒が溜まる可能性がある。このような状態で圧縮機を起動すると、液圧縮が発生して圧縮機が破損する可能性があり、大きな問題となるため、温度自動膨張弁側から圧縮機本体やその吸入経路に液冷媒を送出する事態は回避される必要がある。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、温度−圧力特性を維持した上で低外気温度領域での高圧側から低圧側への冷媒の移動を阻止できる構成の温度自動膨張弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、蒸発器に至る高圧冷媒の通路となる高圧側通路が形成されると共に、該高圧側通路を開閉する弁体が当接する弁座を配設した温度自動膨張弁において、前記高圧冷媒が流入する高圧室と低圧室とが区画形成されると共に、前記高圧側通路を塞ぐ弁ケーシングを備え、前記弁座は前記弁ケーシングに可動なように支持されることによって前記高圧室と前記低圧室とを区画形成する遮断体として配設され、前記高圧室には前記弁体が配設され、前記低圧室には前記遮断体を前記弁体側に押圧するばねが設けられ、前記遮断体は前記高圧室と前記低圧室との圧力差が所定値以下のときに前記弁体に常時当接して前記蒸発器への前記高圧冷媒の流入を阻止するものであることを特徴とする温度自動膨張弁が得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、上記何れかの温度自動膨張弁において、弁ケーシングには遮断体を係止するためのストッパ部が設けられ、遮断体は高圧室と低圧室との圧力差が所定値以上のときにストッパ部に常時当接する温度自動膨張弁が得られる。
【００１６】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの温度自動膨張弁において、弾性部材はばねである温度自動膨張弁や、或いは遮断体には高圧室と低圧室とを連通させたオリフィス又は溝が形成されており、遮断体は高圧室と低圧室との圧力差が所定値以下のときに弁体に常時当接してオリフィス又は溝を通して高圧冷媒の微量を該高圧室から該低圧室へ流入させて蒸発器への該高圧冷媒の流入を抑制するものである温度自動膨張弁が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を挙げ、本発明の温度自動膨張弁について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例に係る温度自動膨張弁の基本構成を示した側面断面図である。この温度自動膨張弁も、図４に示したものと同様な自動車用空調装置に使用されるもので、膨張弁ユニット２及び閉塞部材３がケーシング１内に取り付けられて構成される。
【００１９】
ここでのケーシング１にも、圧縮機吐出室から吐出される高圧冷媒の蒸発器４に至る通路となる高圧側通路１１と、蒸発器４の出口から送出される低圧冷媒の圧縮機吸入室に至る通路となる低圧側通路１２及びこれに挟まれて配置される弁ユニット挿入部１３とが形成され、閉塞部材３が係止部材を用いて膨張弁ユニット２の端部を装着可能に弁ユニット挿入部１３の上方に配設されている。
【００２０】
但し、ここでの膨張弁ユニット２は、高圧冷媒が流入する高圧室１０と低圧室１４とが区画形成されてケーシング１の高圧側通路１１内に配設されると共に、ケーシング１の中央部に高圧側通路１１及び弁ユニット挿入部１３間を塞ぐように装着された弁ケーシング２００と、高圧室１０に配設されて蒸発器４に至る高圧側通路１１を開閉する弁体２０１と、弁体２０１をガイド２０２を介して閉弁方向（図１中では上方向）に押圧するばね２０３と、ばね２０３の押圧力を調整する調整ねじ２０４と、弁体２０１が当接する弁座２００ａ及び蒸発器４に至るポート２００ｂを形成すると共に、弁ケーシング２００に可動なように支持配備されて高圧室１０と低圧室１４とを区画形成する遮断体２０９と、低圧室１４に配設されて遮断体２０９を弁体２０１側に押圧するばね２１０と、ケーシング１の弁ユニット挿入部１３内にその端部が閉塞部材３に装着された状態で配設されると共に、蒸発器４の出口から圧縮機の吸入室に至る低圧側通路１２途上に配置された感温部２０５と、感温部２０５内の圧力と蒸発器４の出口圧力との圧力差によって変位するダイアフラム２０６と、弁ケーシング２００に可動に支持されると共に、一端がダイアフラム２０６に当接して他端に弁体２０１が取り付けられることでダイアフラム２０６の変位に応じて弁体２０１を開閉させる伝達ロッド２０７と、伝達ロッド２０７をダイアフラム２０６に押圧するばね２０８とから構成される。
【００２１】
尚、この膨張弁ユニット２の場合も、弁ケーシング２００に連通孔２００ｃが設けられており、ダイアフラム２０６には連通孔２００ｃによって蒸発器４の出口からの圧力が作用するようになっている。
【００２２】
即ち、ここでの膨張弁ユニット２は、図４で説明した従来のものと比べ、高圧冷媒が流入する高圧室１０と低圧室１４とを形成した弁ケーシング２００で高圧側通路１１を塞ぎ、弁座２００ａを弁ケーシング２００に可動なように支持されて高圧室１０と低圧室１４とを区画形成する遮断体２０９として配設した上、高圧室１０に弁体２０１を配設すると共に、低圧室１４に遮断体２０９を弁体２０１側に押圧する弾性部材としてのばね２１０を設けた点が相違している。ここでの遮断体２０９は、高圧室１０と低圧室１４との圧力差が所定値以下のときに弁体２０１に常時当接して蒸発器４への高圧冷媒の流入を阻止するように働く。
【００２３】
図２は、この温度自動膨張弁の要部を拡大して示した部分拡大図である。遮断体２０９は、弁ケーシング２００に形成されたストッパ部２００ｅに係止されるように挿入部２００ｄに挿入され、これによって弁ケーシング２００に対して可動なように支持配備されて高圧室１０と低圧室１４との圧力差が所定値以上のときにストッパ部２００ｅに常時当接するように働く。
【００２４】
尚、遮断体２０９と弁ケーシング２００に形成された遮断体２０９の挿入部２００ｄとの隙間は殆ど冷媒の洩れがないよう極小に設定されている。又、ばね２０３の押圧力（ｆ１），ばね２１０の押圧力（ｆ２），ばね２０８の押圧力（ｆ３）の関係はｆ１＞ｆ２＞ｆ３となっている。
【００２５】
ここでも、蒸発器４の出口からの冷媒に晒される感温部２０５の内部には冷媒（Ｒ１３４ａ）及び吸着剤（オイル）が封入されており、感温部２０５内部の圧力は蒸発器４の出口からの冷媒の温度に応じて変化する。このとき、遮断体２０９は高圧室１０と低圧室１４との圧力差（Δｐ）による力とばね２１０の押圧力との大小によって図１中の上下方向に移動する。
【００２６】
即ち、圧力差（Δｐ）による力がばね２１０の押圧力よりも大きいとき、遮断体２０９は図１中の上方に移動して弁ケーシング２００のストッパ部２００ｅに当接する。この状態では遮断体２０９が弁ケーシング２００と一体化されており、従来の膨張弁と全く同じ機能（過熱度特性）が得られる。従って、こうした状態では、主としてダイアフラム２０６の両面にかかる圧力差（ダイアフラム２０６を弁体２０１側に押圧する力と弁体２０１の閉弁方向に作用する力との差）による力、並びにばね２０３の押圧力によって膨張弁の過熱度特性が決定される。
【００２７】
一方、圧力差（Δｐ）による力がばね２１０の押圧力より小さいとき、弁体２０１が開弁している状態では、遮断体２０９は図１中の下方に移動して弁体２０１に当接し、図２に示されるような状態になる。これにより、蒸発器４に至る高圧側通路１１が遮断される。
【００２８】
尚、圧力差（Δｐ）は外気温度が低くなる程小さくなるため、微少圧力差で遮断体２０９を動作するようにすれば、低外気温度で常時高圧側と低圧側とを遮断することができる。このようにして、温度−圧力特性を維持した上で低外気温度領域での高圧側から低圧側への冷媒の移動を阻止抑制できる。
【００２９】
図３は、本発明の他の実施例に係る温度自動膨張弁の要部を拡大して側面断面により示した部分拡大図である。
【００３０】
この温度自動膨張弁は、先の一実施例のものと比べ、遮断体２０９に高圧室１０と低圧室１４とを連通させたオリフィス２００ｆが形成されている点が相違しており、その他の部分は全く同じになっている。この温度自動膨張弁の場合、遮断体２０９は高圧室１０と低圧室１４との圧力差が所定値以下のときに弁体２０１に常時当接するが、このときにオリフィス２００ｆを通して高圧冷媒の微量が高圧室１０から低圧室１４へ流入して蒸発器４への高圧冷媒の流入を抑制するようになっている。
【００３１】
即ち、この温度自動膨張弁では、遮断体２０９が弁体２０１に当接してもオリフィス２００ｆにより蒸発器４に至る高圧側通路１１が完全に遮断されないが、オリフィス２００ｆの開口面積はポート２００ｂの開口面積より充分に小さいため、高圧側から低圧側に移動する冷媒が図４で説明した従来の構成のものよりは抑制される。尚、ここでは遮断体２０９にオリフィス２００ｆを設けた構成を説明したが、これに代えて高圧室１０と低圧室１４とを連通させた溝を設ける構成にしても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の温度自動膨張弁によれば、高圧冷媒が流入する高圧室と低圧室とを区画形成した弁ケーシングで高圧側通路を塞ぎ、弁座を弁ケーシングに可動なように支持されて高圧室と低圧室とを区画する遮断体として配設した上、高圧室に弁体を配設すると共に、低圧室に遮断体を弁体側に押圧する弾性部材を設けた構成とすることにより、遮断体が高圧室と低圧室との圧力差が所定値以下のときに弁体に常時当接して蒸発器への高圧冷媒の流入を阻止し、且つ所定値以上のときに弁ケーシングに形成されたストッパ部に常時当接する機能を得ているため、温度−圧力特性を維持した上で低外気温度領域での高圧側から低圧側への冷媒の移動を充分に阻止できるようになる。又、遮断体に高圧室と低圧室とを連通させたオリフィスや溝を設けた構成の場合には高圧側から低圧側への冷媒の移動を従来よりも抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る温度自動膨張弁の基本構成を示した側面断面図である。
【図２】図１に示す温度自動膨張弁の要部を拡大して示した部分拡大図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る温度自動膨張弁の要部を拡大して側面断面により示した部分拡大図である。
【図４】従来の温度自動膨張弁の基本構成を示した側面断面図である。
【図５】図４に示す温度自動膨張弁の所定の入口圧力条件下における温度−圧力特性を示したものである。
【符号の説明】
１    ケーシング
２    膨張弁ユニット
３    閉塞部材
４    蒸発器
１０    高圧室
１１    高圧側通路
１２    側通路
１３    弁ユニット挿入部
１４    低圧室
２００    弁ケーシング
２００ａ    弁座
２００ｂ    ポート
２００ｃ    連通孔
２００ｄ    挿入部
２００ｅ    ストッパ部
２００ｆ    オリフィス
２０１    弁体
２０２    ガイド
２０３，２０８，２１０    ばね
２０４    調整ねじ
２０５    感温部
２０６    ダイヤフラム
２０７    伝達ロッド
２０９    遮断体
【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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