(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発器側へ送り出す冷媒の第１の通路、上記蒸発器から圧縮機側へ戻る冷媒が通過する第２の通路及び上記第２の通路側に隣接して形成されるとともに内周にねじ部が設けられたパワーエレメント装着穴が穿設された弁本体と、上記弁本体内に設けられる弁体と、上記パワーエレメント装着穴に螺着固定されるパワーエレメントと、上記パワーエレメント内に装備されるダイアフラムの作動を上記弁体に伝達する弁体駆動部材とを備えてなる温度膨張弁において、
上記パワーエレメントは、その内部が上記ダイアフラムにより上部圧力空間と下部圧力空間とに区画されるとともに、上記上部圧力空間内に作動流体が充填され、上記上部圧力空間側が上記弁本体の外部に露出するように上記弁本体に固着されており、上記第２の通路は中空押出し成形加工により形成されたストレートな貫通穴であって、上記パワーエレメント装着穴における上記ねじ部から上記第２の通路に至る部位が略ストレートに形成されたことを特徴とする温度膨張弁。
【請求項２】
上記第２の通路の直径寸法と、上記第２の通路の中心から上記ダイアフラムまでの距離とをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１記載の温度膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍サイクルに使用する温度膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルにおいて蒸発器に供給する冷媒流量の制御と冷媒の減圧の目的に示す温度膨張弁が使用されている。
この種温度膨張弁の断面図を図３に示し、その右側面図を図４に示す。図３において、角柱状の弁本体１０には、弁座１６が形成されている第１の冷媒通路１４と、第２の冷媒通路１９と、が相互に独立して形成されている。第１の冷媒通路１４の一端１４１は蒸発器の入口に連通され、蒸発器の出口は第２の冷媒通路１９を介して、圧縮器、凝縮器、レシーバを通り、第１の冷媒通路１４の高圧冷媒の流入する他端１４２に連結されている。第１の冷媒通路１４内には弁座１６に対してスプリングである付勢手段１７の付勢力により弁体１８が着座位置に付勢されている。スプリング１７は、弁本体１０に対してねじ４２を利用して締付けられるナット部材４０により支持される。弁本体１０には第２の冷媒通路１９に隣接してダイアフラム２２を有したパワーエレメント２０が固定されている。ダイアフラム２２で仕切られたパワーエレメント２０の上方の室である上部圧力空間２０ａは気密にされており、温度対応作動流体が封入されている。
【０００３】
パワーエレメント２０の下方の室である下部圧力空間２０ｂでは、弁本体１０の中を弁体１８から第２の冷媒通路１９を貫通して延びる感温・伝達部材たる弁体駆動部材２３の延出端が配置されダイアフラム２２に当接している。弁体駆動部材２３は熱容量の大きな材料で形成されていて、第２の冷媒通路１９を流れる蒸発器の出口からの冷媒蒸気の温度をパワーエレメント２０の上方の室２０ａ中の温度対応作動流体に伝達し、この温度に対応した圧力の作動ガスを発生させる。下方の室２０ｂは弁本体１０の中で弁体駆動部材２３の周囲の隙間を介して第２の冷媒通路１９に連通されている。さらに図４に示す如く、弁本体１０には取付用の貫通穴５０が設けてある。
【０００４】
従ってパワーエレメント２０のダイアフラム２２は上方の室２０ａ中の温度対応作動流体の作動ガスの圧力と下方の室２０ｂ中の蒸発器の出口における冷媒蒸気の圧力との差にしたがって弁体１８のための付勢手段１７の付勢力の影響の下で弁体駆動部材２３により弁座１６に対する弁体１８の弁開放度（即ち、蒸発器の入口への液体状の冷媒の流入量）を調整する。
【０００５】
かかる従来の温度膨張弁において、パワーエレメント２０が外部雰囲気に露出されていて、上方の室２０ａ中の温度対応作動流体が弁体駆動部材２３によって伝達される蒸発器出口の冷媒の温度ばかりでなく外部雰囲気特にエンジンルームの温度の影響も受ける。さらには蒸発器の出口における冷媒の温度に敏感に反応し過ぎて頻繁に弁体１８の開閉を繰り返す所謂ハンチング現象を生起し易いこともある。このハンチングの要因としては蒸発器の構造、冷凍サイクルの配管の方法、温度膨張弁の使用方法また熱負荷とのバランス等がある。
【０００６】
上記ハンチング現象を防止する手段として弁体駆動部材２３の外周部に樹脂等の熱伝導の低い部材２４を嵌装してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の膨張弁においては、弁本体１０の下部圧力空間２０ｂと第２の冷媒通路１９との間に隔壁１０１が存在し、このため第２の冷媒通路１９とパワーエレメント２０との間の距離が長くなることにより、膨張弁が大型化するという問題が生じる。さらにまた、上記距離の長くなることにより、第２の冷媒通路１９を流れる気相冷媒温度が上部圧力空間２０ａの温度対応作動流体に正確に伝達されない場合が生じるというおそれがある。この場合には、上部圧力空間２０ａ内の作動流体温度は気相冷媒温度に略一致しないこととなり、最適な冷媒流量の制御が行われ難いという問題を生じる。
【０００８】
さらに、従来の膨張弁にあっては、第１の通路と第２の通路の間のピッチ寸法は、取付される相手部材である蒸発器の構造、寸法により規制されていて、一層の小型化は困難であるという問題も存在する。かかる問題に鑑み、本発明は、このピッチ寸法を短縮するとともに、弁本体の下部圧力空間と第２の冷媒通路との間に存在していた隔壁をなくして構成を簡素化することによって、一層の小型軽量化を図る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】
かかる目的を達成するために、本発明に係る膨張弁は、冷媒を蒸発器側へ送り出す冷媒の第１の通路、上記蒸発器から圧縮機側へ戻る冷媒が通過する第２の通路及び上記第２の通路側に隣接して形成されるとともに内周にねじ部が設けられたパワーエレメント装着穴が穿設された弁本体と、上記弁本体内に設けられる弁体と、上記パワーエレメント装着穴に螺着固定されるパワーエレメントと、上記パワーエレメント内に装備されるダイアフラムの作動を上記弁体に伝達する弁体駆動部材とを備えてなる温度膨張弁において、上記パワーエレメントは、その内部が上記ダイアフラムにより上部圧力空間と下部圧力空間とに区画されるとともに、上記上部圧力空間内に作動流体が充填され、上記上部圧力空間側が上記弁本体の外部に露出するように上記弁本体に固着されており、上記第２の通路は中空押出し成形加工により形成されたストレートな貫通穴であって、上記パワーエレメント装着穴における上記ねじ部から上記第２の通路に至る部位が略ストレートに形成されたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る膨張弁は、上記した特徴に加えて、上記第２の通路の直径寸法と、上記第２の通路の中心から上記ダイアフラムまでの距離とをほぼ等しくしたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成とされた本発明に係る温度膨張弁は、第２の通路の直径寸法と、第２の通路の中心からダイアフラムまでの距離とをほぼ等しくしているので、膨張弁の小型化を実現できると共に第２の通路の冷媒温度とパワーエレメント内の作動流体温度が略一致し、最適な冷媒流量の制御をすることができる。
【００１２】
さらに、第２の通路の直径寸法と、第２の通路の中心からダイアフラムまでの距離とをほぼ等しくしているので、エンジンルームの温度といった外部雰囲気による温度影響を最少限にとどめることができ、第２の通路の冷媒の温度と圧力に対応した弁体を調節できることとなり、流量制御の最適化が実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の温度膨張弁の断面図、図２は図１の右側面図である。本実施の形態における全体を符号１００で示す温度膨張弁は、略角柱形状の弁本体１１０を有し、その作用は従来の図３に示す膨張弁と同一であり、説明は省略する。弁本体１１０は、例えばアルミニウム合金を中空押出し成形加工して得られた素材に機械加工を施して製造される。
【００１４】
弁本体に形成される高圧冷媒の入口１２０は、細径の穴１２１を介して弁室１２２に連通される。弁室１２２は、弁座１２６を介して第１の冷媒通路１３０に連通される。弁室１２２内には、ボール形状の弁体１９０が配設される。弁体１９０は支持部材２０２により支持され、支持部材２０２は、スプリング２００を介して弁体１９０を弁座１２６に向けて付勢する。スプリング２００は、弁室１２２を封止するナット部材２０４により支持される。
【００１５】
第１の冷媒通路１３０から流出した冷媒は、図示しない蒸発器へ供給され外気との間で熱交換を行なう。蒸発器から戻された冷媒は、弁本体１１０に設けられる第２の冷媒通路１４０を通り、冷媒システムを構成する図示しない圧縮機、凝縮器の回路へ流れる。
【００１６】
中空押出し成形加工により、ストレートな貫通穴として形成された第２の冷媒通路１４０内を直径方向に貫通する弁体駆動部材１８０は、細径の棒状部材であって、その上端部がパワーエレメント部１５０内のダイアフラム１６０の受け部となるストッパ１７０に係止される。弁体駆動部材１８０の下端部は弁体１９０に接し、弁体１９０を弁座１２６から離れる方向に付勢する。
【００１７】
弁本体１１０の上部には、パワーエレメント１５０がねじ部１５６を用いて螺着固定される。パワーエレメント１５０内にはダイアフラム１６０が挾持されており、ダイアフラム１６０の上方の室である上部圧力空間１５２には、作動ガスが充填され、封止部材１５４により封止される。下方の室である下部圧力空間１５３内にはストッパ１７０が摺動可能に配置される。
【００１８】
第２の冷媒通路１４０を流れる冷媒の圧力は、ストッパ１７０の下面に受圧され、また、冷媒の温度は弁体駆動部材１８０とストッパ１７０を介して、パワーエレメント１５０の上部圧力空間１５２側に伝達される。そして、上部圧力空間１５２内のガス圧を受けるダイアフラム１６０の作動に応じてストッパ１７０、弁体駆動部材１８０を介して弁体１９０は、弁座１２６との間の開度が調節され、必要な量の冷媒が蒸発器に供給される。
【００１９】
棒状の部材である弁体駆動部材１８０は弁本体１１０内を摺動するが、シール部材２２０が介在されて、第１の冷媒通路１３０と第２の冷媒通路１４０の間のシールを達成する。なお、２２１はシール部材２２０の移動を阻止する止め輪である。冷媒の第２の通路１４０は直径寸法Ｄ１を有する中空成形加工によって構成したストレートな貫通穴とし、第２の冷媒通路１４０と下部圧力空間１５３との間に存在していた従来技術における隔壁１０１に相当する間隔壁を無くし、第２の冷媒通路１４０の直径寸法と、この冷媒通路の中心からパワーエレメント１５０内のダイアフラム１６０までの距離とをほぼ等しくしている。
【００２０】
これにより小型化が達成されると共に、上部圧力空間１５２内の作動流体温度と、第２の通路１４０の気相冷媒温度とは略一致し、最適な流量制御が行なえる。また、弁本体１１０の外側面部も、幅寸法を削減した側面１１４にして小型軽量化を図るとともに、膨張弁１００を取り付けるためのボルトが貫通する穴にかえて凹部１１２とすることによって、一層の小型軽量化を達成する。
【００２１】
この膨張弁にあっては、第１の通路１３０と第２の通路１４０の間の軸間寸法Ｌ1は、極力短縮してあり、例えば、第２の通路１４０の直径寸法Ｄ1の１．５倍以内に押えてある。
さらに、第２の通路１４０の中心位置からパワーエレメントのダイアフラム１６０の位置までの寸法Ｈ1を、第２の通路１４０の直径寸法Ｄ1とほぼ等しくしてあり、第２の通路１４０を流れる冷媒の温度情報がより正確にパワーエレメント側に伝達される構成を採用している。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の温度膨張弁は、弁本体のパワーエレメント装着穴に螺着固定されるパワーエレメントを有し、このパワーエレメントは、その内部がダイアフラムにより上部圧力空間と下部圧力空間とに区画されるとともに、上記上部圧力空間内に作動流体が充填され、上記上部圧力空間側が上記弁本体の外部に露出するように上記弁本体に螺着固定されており、上記第２の通路は中空押出し成形加工により形成されたストレートな貫通穴であって、上記パワーエレメント装着穴における上記ねじ部から上記第２の通路に至る部位が略ストレートに形成された構成としたので、膨張弁を小型化できると共に、製造コストを低減でき、最適な冷媒流量の制御を実現することができる。また、本発明の温度膨張弁は、外部雰囲気による温度影響を最小限にとどめて、第２の通路の冷媒の温度と圧力に対応して弁体を調節できるので、流量制御の最適化が図られ、信頼性の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度膨張弁の断面図。
【図２】本発明の温度膨張弁の右側面図。
【図３】従来の温度膨張弁の断面図。
【図４】従来の温度膨張弁の右側面図。
【符号の説明】
１００  温度膨張弁
１１０  弁本体
１２２  弁室
１３０  第１の通路
１４０  第２の通路
１５０  パワーエレメント
１６０  ダイアフラム
１７０  ストッパ
１８０  弁体駆動部材
１９０  弁体
２００  スプリング
２０４  ナット部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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