(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に突起部が全周にわたって形成されており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
【請求項２】
蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成され、上記支持部材は、その上面における開口部の周囲に全周にわたって形成された突起部を有しており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
【請求項３】
蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に全周にわたって突起部が形成され、上記支持部材の上面における開口部の周囲に全周にわたって突起部が形成されており、上記両突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする温度膨張弁。
【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用いられる膨張弁として特開平５−３２２３８０号公報に示されるものがある。
図５において、角柱状の弁本体５１０には、オリフィス５１６が形成されている第１の冷媒通路５１４と、第２の冷媒通路５１９と、が相互に独立して形成されている。第１の冷媒通路５１４の一端は蒸発器５１５の入口に連通され、蒸発器５１５の出口は第２の冷媒通路５１９、圧縮器５１１、凝縮器５１２、レシーバ５１３を介して第１の冷媒通路５１４の他端に連結されている。第１の冷媒通路５１４に連通する弁室５２４にはオリフィス５１６に接離する球形の弁体５１８を付勢するバイアスバネである付勢手段５１７が設けられている。なお、弁室５２４はプラグ５２５で封止され、弁体５１８は支持部５２６を介して付勢される。弁本体５１０には第２の冷媒通路５１９に隣接してダイアフラム５２２を有したパワーエレメント５２０が固定されている。ダイアフラム５２２で仕切られたパワーエレメント５２０の上方の室５２０ａ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５２０の上方の室５２０ａから延出している小管５２１は上方の室５２０ａからの脱気及び上方の室５２０ａへの上記温度対応作動流体の注入に使用された後に端部が密封されている。パワーエレメント５２０の下方の室５２０ｂでは、弁本体５１０の中を弁体５１８から第２の冷媒通路５１９を貫通して延びる感温応動部材たる弁体駆動部材５２３の一端である大径の延出端が配置されダイアフラム５２２に当接している。弁体駆動部材５２３は、第２の冷媒通路５１９を流れる蒸発器５１５の出口からの冷媒蒸気の温度をパワーエレメント５２０の上方の室５２０ａ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５２０ｂは弁本体５１０の中で弁体駆動部材５２３の周囲の隙間を介して第２の冷媒通路５１９に連通されている。
【０００４】
従ってパワーエレメント５２０のダイアフラム５２２は上方の室５２０ａ中の温度対応作動流体の作動ガスの圧力と下方の室５２０ｂ中の蒸発器５１５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５１８のための付勢手段５１７の付勢力の影響の下で弁体駆動部材５２３によりオリフィス５１６に対する弁体５１８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。
なお、弁体駆動部材５２３の他端はシャフト１１４と当接しており、シャフト１１４を介して弁体５１８を駆動する。
【０００５】
かかる従来の温度膨張弁において、パワーエレメント５２０が外部雰囲気に露出されていて、上方の室５２０ａ中の温度対応作動流体が弁体駆動部材５２３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５１８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吸着剤例えば活性炭を用いることが従来採用されている。図６は吸着剤を用いた上記公報に示されている温度膨張弁の断面図であり、図５の従来の温度膨張弁とはダイアフラムと感温・圧力伝達部材たる弁体駆動部材の構成が大きく異なっており、それ以外の構成は基本的に同じである。図６において、温度膨張弁は角柱状の弁本体５０を有し、弁本体５０には、凝縮器５１２を経てレシーバタンク５１３から流入する液相の冷媒が第１の通路６２に導入されるポート５２と、第１の通路６２からの冷媒を蒸発器５１５へ送り出すポート５８と、蒸発器から送出される気相の冷媒が通過する第２の通路６３の入口ポート６０と、冷媒を圧縮器５１１側へ送り出す出口ポート６４が設けられる。
【０００７】
冷媒が導入されるポート５２は、弁本体５０の中心軸線上に設けられる弁室５４に連通し、弁室５４はナット状のプラグ１３０で封止される。弁室５４はオリフィス７８を介して冷媒を蒸発器５１５へ送り出すポート５８に連通する。オリフィス７８を貫通する小径のシャフト１１４の先端には球形の弁体１２０が設置され、弁体１２０は支持部材１２２により支持され、支持部材１２２はバイアスバネ１２４により弁体１２０をオリフィス７８に向けて付勢する。弁体１２０がオリフィス７８との間に形成される間隔を変化することによって、冷媒の流路面積が調節される。レシーバ５１４より送出される冷媒は、オリフィス７８を通過する間に膨張し、第１の通路６２を通ってポート５８から蒸発器側へ送り出される。蒸発器から送出される冷媒は、ポート６０から導入され、第２の通路６３を通ってポート６４から圧縮器側へ送り出される。
【０００８】
弁本体５０は、上端部から軸線上に第１の穴７０が形成され、第１の穴にパワーエレメント部８０がネジ部等を利用してとりつけられる。パワーエレメント部８０は、感温部を構成するハウジング８１及び９１と、これらのハウジングに挾み込まれると共に、これらと溶接により固着されたダイアフラム８２を有し、ダイアフラム８２の中央部に形成された円孔の開口部に感温応動部材１００の上端部が、ダイアフラム支持部材８２’と共に図７に示す如く溶接にてとりつけられる。なお、ダイアフラム支持部材８２’はハウジング８１に支持される。
【０００９】
ハウジング８１及び９１内には、通路６２内に流れている冷媒と同じか又は性質の似ている気液二相の冷媒が温度対応作動流体として封入されていて、封入後は小管２１により封止される。なお、小管２１の代わりにハウジング９１に溶接される栓体を用いてもよい。ハウジング８１及び９１内は、ダイアフラム８２で仕切られ上部室８３と下部室８５が形成される。
【００１０】
感温・圧力伝達部材１００は、第２の通路６３中に露出される中空のパイプ状の部材で構成され、その内部に吸着剤４０が収容されている。感温応動部材１００の上端部は上部室８３に連通し、上部室８３と感温応動部材１００の中空部８４とで圧力空間８３ａを構成する。パイプ状の感温応動部材１００は弁本体５０の軸線上に形成された第２の穴７２を貫通し、第３の穴７４に挿入される。第２の穴７２と感温応動部材１００との間には隙間が形成され、この隙間を通って通路６３内の冷媒がダイアフラムの下部室８５に導入される。
【００１１】
感温・圧力伝達部材１００は、第３の穴７４に対して摺動自在に挿入され、この先端部はシャフト１１４の一端に連結される。シャフト１１４は弁本体５０に形成された第４の穴７６に摺動自在に挿入され、その他端が弁体１２０に連結される。
【００１２】
かかる構成において、時定数遅延材として機能する吸着剤は次の如く作用する。即ち、吸着剤４０として、例えば粒状活性炭を用いた場合には、温度対応作動流体と吸着剤４０との組み合わせは、吸着平衡型でありかなりの温度範囲で圧力を温度の一次式で近似でき、しかもその一次式の係数は吸着剤４０として封入した粒状活性炭の量により自由に設定できるので、温度膨張弁の使用者が温度膨張弁の特性を自由に設定できる。
【００１３】
したがって、吸着平衡型の圧力−温度の平衡状態の設定には蒸発器５１５の出口からの冷媒蒸気の温度の上昇時及び下降時のいずれの場合にも比較的時間がかかり、つまり時定数を大きくし、上記ハンチング現象の要因である外乱の影響による温度膨張弁の過敏な動作を抑制することができる空調機の性能を安定させて空調機の動作効率を向上させる。
【００１４】
図７は図６に示す感温応動部材１００の上端部に形成されている開口部にダイアフラム８２を溶接により接合して固着した構造を説明する断面図である。図７において、ダイアフラム８２はステンレス製で変形しやすいように同心円波形に成形し、かつその中央部に開口部を形成し、図の上の方向に補強部材ガイド用の立上り部８２ａを設けている。また、ステンレス製の感温応動部材１００は先端を鍔出しし、該鍔部１００ａの上面中央にリング状をなす逃げ溝１００ｂ付きの突起部１００ｃを全周にわたって図に示す如く設けている。
【００１５】
そして、上記ダイアフラム８２の中央立上り部８２ａの外周に平板リング状の補強部材１００ｄを図７(ａ)の如く嵌め、突起部１００ｃ上に配置してこの補強部材１００ｄと前記突起部１００ｃが同心円状となるように上記電極(図示せず)にて加圧固定した後、この上下電極間に電流を瞬時に印加して前記突起部１００ｃを図７(ｂ)の如く溶接する。これによって補強部材１００ｄもダイアフラム８２に溶接される。
【００１６】
かかる構成において、突起部１００ｃが溶け出しダイアフラム８２と感温応動部材１００の鍔部平坦面との間に隙間が発生して、強度低下部がダイアフラム支点とならないように、溶け出した金属を収納できる十分な容積を有した逃げ溝１００ｂを前記突起部１００ｃの基底部両側に設けている。
【００１７】
而して、感温応動部材１００に固着されたダイアフラム８２を支持するストッパ部材８２’がダイアフラム８２と同心円状に形成された開口部を介して感温応動部材１００に圧入されて鍔部１００ａに当接される。この鍔部１００ａと補強部材１００ｄとの間に溶接により接合されたダイアフラム８２は、その周辺部がハウジング８１と９１にはさみ込まれ、それぞれの端部が溶接される。なお、ハウジング８１と９１及び補強部材１００ｄの材質にはステンレスが用いられる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張弁では、中空部を有する感温応動部材にパワーエレメントを構成するダイアフラムを溶接接合した構造は、補強部材を必要とし、しかも上記ダイアフラムに立上り部を形成しなければならないため、部品点数と組立工数を要し、コスト高となるという問題点があった。さらに、上記従来の構造においては、上記ダイアフラム及び補強部材と中空の感温応動部材との位置決めに不安定さが生じ、上記ダイアフラム及び補強部材と中空の感温応動部材との軸合せを正確に行うことが難しいという不具合を生ずることがあった。
【００１９】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、中空の感温応動部材にダイアフラムを挿入することにより上記ダイアフラムと中空の感温応動部材を溶接により接合するようにして製造コストを低く抑えることができ、しかも、軸合せの容易な温度膨張弁を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に突起部が全周にわたって形成されており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成され、上記支持部材は、その上面における開口部の周囲に全周にわたって形成された突起部を有しており、上記突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る温度膨張弁は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒通路と、上記冷媒通路を縦断するように配置され上端に開口部を有する中空筒状の感温応動部材と、中心部に上記感温応動部材を圧入する開口部が形成され上記感温応動部材を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメント部と、上記感温応動部材を圧入する開口部を有するとともに上記ダイアフラムの下面を支持する支持部材とを備え、上記感温応動部材の開口部の周囲に鍔部が一体形成されるとともに上記鍔部の下面に全周にわたって突起部が形成され、上記支持部材の上面における開口部の周囲に全周にわたって突起部が形成されており、上記両突起部の部分で上記鍔部、上記ダイアフラム及び上記支持部材が溶接により接合されていることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る温度膨張弁の一実施形態を示している。図示実施形態の温度膨張弁は、基本的構成及び動作は従来の温度膨張弁と同一であり、同一又は均等部分には図６と同一の符号を付して説明を省略する。図１において、１００’は内部に吸着剤４０が配置された例えばステンレス材質を用いた感温応動部材であり、図２(ａ)に示す如く感温応動部材１００’の開口部１００’ｂの外側に鍔部１００’ａが形成されており、上記鍔部１００’ａには図の下方の向きに突起部１００’ｃ及び溝１００’ｄが形成されている。突起部１００’ｃ及び溝部１００’ｄは、鍔部１００’ａの全周にわたって形成されている。
【００３０】
さらに上記突起部１００’ｃに当接するように、例えばステンレス材質を用いたダイアフラム８２ａがその中央部に形成された開口部８２ｂを介して感温応動部材１００’に挿入され、図２(ａ)の矢印の方向に進入させて上記突起部１００’ｃに当接させると共に、ダイアフラム８２ａを感温応動部材１００’に固定する。
【００３１】
上記ダイアフラム８２ａを支持する例えばステンレス材質を用いた支持部材８２’ａがダイアフラム支持部材として上記ダイアフラム８２ａの開口部８２ｂと同心円状の形成された開口部８２’ｂを介して感温応動部材１００’に図２(ａ)の矢印の如く挿入されダイアフラム８２ａに当接する。かかる構成において、突起部１００’ｃと同心円状となるように上下電極(図示せず)にて突起部１００’ｃと支持部材８２’ａ間を加圧固定した後、これら電極に電流を印加して所謂プロジェクション溶接を行い、図２(ｂ)に示す如く鍔部１００’ａ、ダイアフラム８２ａ及び支持部材８２’ａを互いに接合する。
【００３２】
この結果、ダイアフラム８２ａは、鍔部１００’ａと支持部材８２’ａ間にて突起部１００’ｃにより溶接接合される構成となる。そしてダイアフラム８２ａの端部は、ハウジング８１及び９１に挟み込まれて溶接により固着される。
【００３３】
かかる構成によれば、ダイアフラム８２’ａは感温応動部材１００’に固定されるので、ダイアフラム８２’ａの位置決めの不安定さは存在せず感温応動部材１００’との軸合せが正確かつ容易に行えることとなる。
【００３４】
また、本実施形態においては、ダイアフラム鍔部及び支持部材を互いに溶接で接合する場合について述べたが、本発明はこれに限らず上記支持部材については、ダイアフラムと鍔部とを溶接で接合した後、その開口部を介して感温応動部材に圧入することによって上記ダイアフラムに当接させ、支持部材を感温応動部材に固定してもよいのは勿論である。
【００３５】
なお、図１に示す実施形態においては、冷凍サイクルを構成する蒸発器、圧縮機、凝縮器及びレシーバは省略して示しており、２１’は上部室８３にダイアフラム８２ａを駆動する温度作動流体となる所定冷媒を封入するためのステンレス製の栓体であり、ハウジング９１に形成された穴９１ａを塞ぐように溶接により固着されている。７４ａは第３の穴７４にてシャフト１１４に装着されたＯリング、７４ｂはＯリングの移動を阻止するプッシュナットであり、７９は感温応動部材１００’の中空部に配置された吸着剤となる例えば活性炭を押える蓋であり、上記中空部に圧入されている。
【００３６】
図３は、本発明にかかる温度膨張弁の他の実施形態を示す図であり、図３では感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材からなる主要部のみを示している。図示の実施形態においては、(ａ)に示すようにダイアフラム８２ａがその中央部に形成された開口部８２ｂを介して感温応動部材１００’の開口部１００ｂの外側に形成された鍔部１００’ａに当接すべく挿入されており、支持部材８２’’ａは開口部８２ｂと同心円状に開口された開口部８２’’ｂを有し、開口部８２’’ｂの周辺部に全周にわたって突起部８２’’ｃと共に溝部８２’’ｄが形成されており、ダイアフラム８２ａを支持すべく開口部８２’’ｂを介して感温応動部材１００’に挿入されて、突起部８２’’ｃがダイアフラム８２ａに当接される。さらに感温応動部材１００’の開口部の外側に形成された鍔部１００’ａには突起部及び溝は存在しない。
【００３７】
これにより、ダイアフラム８２ａ及び支持部材８２’’ａは感温応動部材１００’に固定されるので、ダイアフラム８２ａは支持部材８２’’ａと共に軸合せが正確かつ容易に行うことができる。かかる構成において図２に示す実施形態と同様に突起部８２’’ｃにより電極を用いてプロジェクション溶接を行い、図３(ｂ)に示す如く鍔部１００’ａ、ダイアフラム８２ａ及び支持部材８２’’ａを互いに接合する。この結果、ダイアフラム８２ａは鍔部１００’ａと支持部材８２’’ａ間に挟まれて溶接接合される構成となる。
【００３８】
図４は、本発明に係る温度膨張弁のさらに他の実施形態を示す図であり、図４では、感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材からなる主要部のみを示している。図示の実施においては、(ａ)に示すように、感温応動部材１００’’には開口部１００’’ｂの外側には鍔部１００’’ａが形成され、鍔部１００’’ａに全周にわたって図の下向きに突起部１００’’ｃと溝部１００’’ｄが形成され、この突起部１００’’ｃに当接すべくダイアフラム８２ａがその中央部に開口された開口部８２ｂを介して感温応動部１００’’に挿入され、支持部材８２’’’ａは開口部８２ｂと同心円状に開口された開口部８２’’’ｂの周辺部に全周にわたって図の上向きに突起部８２’’’ｃと共に溝部８２’’’ｄが形成され、ダイアフラム８２ａに当接して支持すべく開口部８２’’’ｂを介して感温応動部材１００’’に挿入される。これにより、ダイアフラム８２ａ及び支持部材８２’’’ａは感温応動部材１００’’に固定されるので、ダイアフラム８２ａは支持部材８２’’’ａと共に軸合せが正確かつ容易に行うことができる。かかる構成において、突起部１００’’ｃ及び突起部８２’’’ｃと同心円状となるように上下電極(図示せず)にて上記両突起部間を加圧固定した後、これら電極間に電流を印加して所謂プロジェクション溶接を行い、図４(ｂ)に示す如く、鍔部１００’ａ、ダイアフラム８２ａ及び支持部材８２’’’ａを互いに接合する。
【００３９】
このように、感温応動部材の鍔部に形成された突起部と支持部材に形成された突起部とにより、上記プロジェクション溶接時に抵抗が一層増大し、電流が集中するので、溶接条件を緩和することができる。この結果、ダイアフラム８２ａは鍔部１００’’ａと支持部材８２’’ａ間に挟まれて溶接接合される構成となる。
【００４０】
なお、図３及び図４に示す実施形態において、感温応動部材、ダイアフラム及び支持部材の材質は図１の実施形態と同一である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の温度膨張弁は、中空部を有する感温応動部材にパワーエレメントを構成するダイアフラムをその中央部に形成された開口部を介して圧入により挿入して固定するので、固定用の特別の部品を必要とせず製造コストを低く抑えることができ、かつダイアフラムの位置決めの不安定さがなく感温応動部材との軸合せが正確に、しかも容易に行うことが可能となって、ダイアフラムを感温応動部材の鍔部に溶接により接合できる。さらには、ダイアフラムを支持する支持部材もその開口部を介して感温応動部材に挿入して固定できるので、ダイアフラムを上記鍔部と支持部材との間で溶接により接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度膨張弁の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１に示される温度膨張弁の主要部を示す図。
【図３】図１に示される温度膨張弁の主要部の他の実施形態を示す断面図。
【図４】図１に示される温度膨張弁の主要部のさらに他の実施形態を示す断面図。
【図５】従来の温度膨張弁の断面図。
【図６】従来の他の温度膨張弁の断面図。
【図７】図６に示される温度膨張弁の主要部を示す図。
【符号の説明】
１００’  感温応動部材
１００’ａ  鍔部
１００’ｂ  開口部
１００’ｃ  突起部
８２ａ  ダイアフラム
８２’ａ  ダイアフラム支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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