(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが取り付けられ、上記本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップが、上記パワーエレメントの外面を囲むように上記本体ブロックに取り付けられた膨張弁において、
上記蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材を、上記本体ブロックと上記キャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触する状態に配置したことを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
上記キャップが、上記本体ブロックに対して係脱自在である請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある小判状である請求項１又は２記載の膨張弁。
【請求項４】
上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状である請求項１又は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】
この発明は、冷凍サイクルにおいて蒸発器に送り込まれる冷媒の流量制御を行いつつ冷媒を断熱膨張させるための膨張弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膨張弁は、一般に、冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが突出して取り付けられた構成になっており、蒸発器が配置された室内と室外との境界付近に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
蒸発器が配置された室内と室外の圧縮機や凝縮器との間は、空気が出入りしないように気密に仕切る必要があるが、冷媒が通る複数の配管の周囲を気密にシールするのはなかなか容易ではない。
【０００４】
そこで、膨張弁自体で蒸発器が配置された室内と室外との間の仕切りをすることができれば、複数の配管の周囲をシールする面倒な構造をなくすことができて都合がよい。
【０００５】
しかし、膨張弁には凹凸のあるパワーエレメントが突出して取り付けられているので、その部分の周囲を気密にシールしようとすると、かえって配管の周囲をシールするのより面倒な構造になってしまいがちである。
【０００６】
そこで本発明は、蒸発器が配置された室内と室外との間を、膨張弁自体を利用して容易かつ確実にシールすることができる膨張弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の膨張弁は、冷媒流路が形成されて蒸発器に送り込まれる高圧冷媒の流量を制御するための弁体が内蔵された本体ブロックに、蒸発器から送り出される低圧冷媒の温度変化に対応して上記弁体の位置を制御するためのパワーエレメントが取り付けられた膨張弁において、上記本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップを、上記パワーエレメントの外面を囲むように上記本体ブロックに取り付けたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材が、上記本体ブロックと上記キャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触する状態に配置されるようにするとよい。
【０００９】
また、上記キャップが、上記本体ブロックに対して係脱自在であってもよく、上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある小判状であってもよい。
【００１０】
また、上記本体ブロックに上記キャップが取り付けられた状態の外観形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状であってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、蒸発器２に取り付けられた膨張弁１を示しており、例えば自動車の室内冷房装置（カーエアコン）の冷凍サイクルに用いられるものである。
【００１２】
冷凍サイクルの圧縮機や凝縮器等は、エンジンルーム３内に配置されており、図示されていない。蒸発器２は、隔壁４によってエンジンルーム３と隔てられた車室５内に配置され、膨張弁１は、蒸発器２に固定された状態でエンジンルーム３と車室５との境界位置に配置されている。
【００１３】
膨張弁１の本体ブロック１１は、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）又はポリアミド樹脂（ＰＡ）等を材料とするプラスチックモールド成形によって形成されている。
【００１４】
本体ブロック１１には、蒸発器２から圧縮機へ送り出される低温低圧の冷媒ガスを通すための低圧冷媒流路１２と、蒸発器２に送り込まれる高温高圧の冷媒液を通して断熱膨張させるための高圧冷媒流路１３とが形成されている。
【００１５】
低圧冷媒流路１２の入口開口には蒸発器２の出口管が差し込み接続され、低圧冷媒流路１２の出口開口には圧縮機に至る低圧冷媒配管６が差し込み接続されていて、各々シール用のＯリングでシールされている。
【００１６】
高圧冷媒流路１３の入口開口にはリキッドタンクからの高圧冷媒配管７が差し込み接続され、高圧冷媒流路１３の出口開口には蒸発器２の入口管が差し込み接続されていて、各々シール用のＯリングでシールされている。
【００１７】
低圧冷媒流路１２と高圧冷媒流路１３とは平行に形成されており、これに垂直な貫通孔１４が本体ブロック１１を貫通している。そして、その貫通孔１４の低圧冷媒流路１２側の端部は、パワーエレメント２０を嵌め込むために本体ブロック１１の外面に形成された窪み１５の底面の中央に開口している。
【００１８】
パワーエレメント２０は、金属板製のハウジング２１によって囲まれていて、その内部に、可撓性のある金属製薄板等からなるダイアフラム２２が配置されている。
【００１９】
パワーエレメント２０の下半部は窪み１５に嵌め込まれており、窪み１５の口元に隣接する部分では、ダイアフラム２２の外縁部を全周にわたって挟み付けて固定するために、ハウジング２１が環状の鍔状に薄く潰された形状に突出形成されている。２１ａがその鍔状部である。
【００２０】
パワーエレメント２０が嵌め込まれた窪み１５の口元の外縁には、パワーエレメント２０の鍔状部２１ａと隣接して、外向きの鍔状の突起１６が全周に形成されている。
【００２１】
そして、その鍔状部２１ａと突起１６とが、コの字型の断面形状に形成された留め具１７内にきつく嵌め込まれており、それによってパワーエレメント２０が本体ブロック１１に固定されている。１８は、シール用のＯリングである。
【００２２】
ハウジング２１とダイアフラム２２とで気密に囲まれて、ガス注入孔が封止栓２３によって封止された圧力室２４内には、冷媒流路１２，１３内に流されている冷媒と同じか又は性質の似ている飽和蒸気状態のガスが封入されている。
【００２３】
そして、ダイアフラム２２の裏面中央部に面して、大きな皿状に形成されたダイアフラム受け盤２５が、ダイアフラム２２の面と垂直方向に変位自在に配置されている。
【００２４】
２７は、留め具１７を含めてパワーエレメント２０全体をすっぽり覆ってしまうように本体ブロック１１に気密に取り付けられたプラスチック製のキャップである。
【００２５】
図２及び図３は、キャップ２７が本体ブロック１１に取り付けられる直前の状態を示す側面図と正面図であり、キャップ２７だけは断面を示してある。両図に示されるように、キャップ２７の内面はパワーエレメント２０の外形形状に沿う形状に凹んで形成されており、キャップ２７の外面は凹凸のないかまぼこの表面状に形成されている。
【００２６】
キャップ２７の左右両面には、本体ブロック１１側に向けて各々二対の舌片４０が突設されていて、本体ブロック１１に突設された小さな突起４１に係合する係合孔４２が各舌片４０に形成されている。
【００２７】
したがって、舌片４０部分を弾性変形させながら係合孔４２を突起４１に係合させることによりキャップ２７が本体ブロック１１に固定された状態になり、それと逆の動作で係合孔４２を突起４１から外すことによりキャップ２７を本体ブロック１１から取り外すことができる。
【００２８】
図４に示されるように、キャップ２７が本体ブロック１１に取り付けられた状態では、キャップ２７は、表面が本体ブロック１１の表面に対して凹凸がなく滑らかに連続する状態で、開口端が全周において本体ブロック１１に対して隙間なく気密に密接する。そして、全体の外観形状は、外周面に凹凸のない厚みのある小判状になる。
【００２９】
その結果、図１に示されるように、膨張弁１を配置するために隔壁４に形成された穴８と蒸発器２との間の空間に、膨張弁１を囲むようにゴム製のパッキング９を取り付け、そのパッキング９を本体ブロック１１とキャップ２７の表面全体に隙間なく連続的に密着させて、エンジンルーム３と車室５内との間が通じないように穴８部分をシールすることができる。なお、パッキング９は、隔壁４にネジ止めされた蒸発器固定金具から突設された鍔１０に取り付けられている。
【００３０】
高圧冷媒流路１３は、貫通孔１４と交差する位置において内部がＬ字型に仕切られている。そして、貫通孔１４がその仕切り壁をも貫通していて、その下流側開口部分が弁座２９になっている。
【００３１】
この実施の形態において、高圧冷媒流路１３内の仕切り壁は本体ブロック１１自体によって形成されている。したがって、その仕切り壁に形成された開口部からなる弁座２９は本体ブロック１１自体に形成されている。ただし、この部分にだけ本体ブロック１１に別部品を取り付けて構成してもよい。
【００３２】
貫通孔１４内には、軸線方向に進退自在にプラスチック製のロッド３０が挿通配置されている。このロッド３０の一端側には、弁座２９に対して下流側から対向する位置に弁体３１が一体成形されている。ただし、弁体３１をロッド３０と別部品にしてもよい。
【００３３】
弁体３１は、上流側の端部が弁座２９より細くて下流側の端部が弁座２９より太いテーパ状（円錐台状）に形成されていて、弁体３１の外面と弁座２９との間の隙間が冷媒流路の絞り部になっている。したがって、高圧冷媒がここを通過することにより断熱膨張をする。
【００３４】
ロッド３０は、貫通孔１４内を通って低圧冷媒流路１２を横切り、弁体３１と反対側の端面はダイアフラム受け盤２５の裏面に当接している。ダイアフラム受け盤２５が収容されているパワーエレメント２０内の空間は、ロッド３０が緩く通された孔（貫通孔１４）を介して低圧冷媒流路１２と通じており、低圧冷媒がダイアフラム２２の裏面に接触するようになっている。
【００３５】
ただし、高圧冷媒流路１３内の冷媒がロッド３０と貫通孔１４との嵌合部分を伝って低圧冷媒流路１２側に漏れることのないように、高圧冷媒流路１３と低圧冷媒流路１２との間の貫通孔１４内の部分には、ロッド３０にシール用のＯリング３２が装着されている。
【００３６】
３３は、ロッド３０をパワーエレメント２０の方向に付勢する圧縮コイルスプリングであり、その付勢力は組み立て時に調整ナット３４によって調整することができる。３５はシール用のＯリングである。
【００３７】
ロッド３０は軸線方向に進退自在であるが、圧縮コイルスプリング３３の付勢力と圧力室２４内の圧力とが釣り合う位置で静止するので、ロッド３０に一体成形された弁体３１と弁座２９との間の隙間の大きさが、圧力室２４内の圧力変化に追従して変化する。
【００３８】
このように構成された膨張弁１においては、低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が下がると、ダイアフラム２２の温度が下がって、パワーエレメント２０の圧力室２４内の飽和蒸気ガスが、ダイアフラム２２の内表面で凝結する。
【００３９】
すると、圧力室２４内の圧力が下がってダイアフラム２２が変位するので、ロッド３０が圧縮コイルスプリング３３に押されて移動し、その結果、弁体３１が弁座２９側に移動して高圧冷媒の流路面積が狭くなり、蒸発器２に送り込まれる冷媒の流量が減る。
【００４０】
低圧冷媒流路１２内を流れる低圧冷媒の温度が上がると、上記と逆の動作によって、ダイアフラム２２の変位によりロッド３０を介して弁体３１が弁座２９から離れる方向に移動し、高圧冷媒の流路面積が広がるので蒸発器２に送り込まれる冷媒の流量が増える。
【００４１】
なお、図３において、５１は膨張弁１を蒸発器２に対して固定するネジを通すための膨張弁固定用孔、５２は冷媒配管６，７を膨張弁１に対して固定するネジを通すための配管固定用孔である。
【００４２】
この図３に示されるように、膨張弁１を正面から見ると、パワーエレメント２０は中心軸位置に配置されているが、冷媒流路１２，１３は側方に偏って配置されている。このように配置することにより、膨張弁１の幅をあまり大きくすることなく、配管固定用孔５２を形成するためのスペースを確保することができる。
【００４３】
図５は、本発明の第２の実施の形態の膨張弁の正面図であり、本体ブロック１１にキャップ２７が取り付けられた状態の形状が、厚みのある楕円形状又はそれに近似する形状に形成されている。
【００４４】
楕円形にすると、小判形に比べて膨張弁１の外側面のカーブの変化が滑らかなので、図６に示されるように膨張弁１がエンジンルーム３と車室５との境界部に取り付けられたとき、パッキング９が膨張弁１の外側面の全面に確実に密着し、エンジンルーム３と車室５との間をより確実にシールすることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、本体ブロックの表面に対して滑らかに連続する表面形状を有するキャップをパワーエレメントの外面を囲むように本体ブロックに取り付けたことにより、蒸発器が配置された室内と室外との間をシールするためのシール部材を本体ブロックとキャップの外面全体に凹凸なく連続的に接触させることができるので、蒸発器が配置された室内と室外との間を、極めて簡素な構造により膨張弁自体で容易かつ確実にシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の膨張弁が自動車に取り付けられた状態の側面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられる直前の状態の部分側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられる直前の状態の正面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられた状態の斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の本体ブロックにキャップが取り付けられた状態の正面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の膨張弁が自動車に取り付けられた状態の側面断面図である。
【符号の説明】
１  膨張弁
２  蒸発器
３  エンジンルーム
４  隔壁
５  車室
９  パッキング
１１  本体ブロック
１７  留め具
２０  パワーエレメント
２７  キャップ
３１  弁体
【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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【図６】
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