JP2006132881A

JP2006132881A - 膨張弁

Info

Publication number: JP2006132881A
Application number: JP2004324490A
Authority: JP
Inventors: Takasane Tokoro; 卓真所; Michio Matsumoto; 道雄松本
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】ボディの種類を減らし、あらゆる形状およびシール方式の継手に対応できる低コストの膨張弁を提供する。
【解決手段】膨張弁の機能を有する膨張弁本体１１とこれに接続されるパイプの継手の機能を有する高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３とで構成した。これにより、膨張弁本体１１の種類を少なくし、継手に要求される様々な形状は、高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３の形状変更によりすべて対応するようにした。高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３を膨張弁本体１１のボディ１４と別部品にしたことで、部品の中で最も高価なボディ１４を小さくすることができ、材料コストを低減することができる。高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３は、加工または成型が容易なので、製造コストを低減でき、形状等の変更の必要性が発生した場合には、変更の必要な個所の継手部材のみ変更すればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は膨張弁に関し、特に自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルの中で高温・高圧の液冷媒を膨張させて低温・低圧にした冷媒をエバポレータに供給するとともにエバポレータ出口での冷媒の状態が所定の過熱度になるように冷媒流量を制御する温度式の膨張弁に関する。

自動車用エアコンシステムでは、コンプレッサによって圧縮された高温・高圧のガス冷媒をコンデンサで凝縮し、凝縮された液冷媒を膨張弁で断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にし、それをエバポレータにて蒸発させてコンプレッサに戻すような冷凍サイクルが形成されている。低温の冷媒が供給されるエバポレータは、車室内の空気と熱交換を行うことで、冷房が行われる。

膨張弁は、エバポレータ出口における冷媒の圧力および温度を感知してその冷媒の状態が所定の過熱度になるようにエバポレータに供給する冷媒の流量を制御するもので、エバポレータ出口の冷媒を膨張弁の内部に通して冷媒の圧力および温度を内部で感知させるようにしたブロック型のもの（たとえば、特許文献１参照。）、あるいは、カプセル型のもの（たとえば、特許文献２参照。）が知られている。

図６は従来のブロック型膨張弁の一例を示す断面図であって、（Ａ）は膨張弁にパイプが第１のシール方法にて接続された例を示し、（Ｂ）は膨張弁にパイプが第２のシール方法にて接続された例を示している。

膨張弁は、そのボディ１０１の中に設けられてレシーバ／ドライヤからエバポレータに流れる冷媒の流量を制御する弁部１０２と、ボディ１０１に取り付けられてエバポレータ出口における冷媒の圧力および温度を感知して弁部の開度を制御するパワーエレメント１０３とを備えている。ボディ１０１にはレシーバ／ドライヤから冷媒を受けるパイプ１０４、エバポレータへ冷媒を供給するパイプ１０５、エバポレータから戻ってきた冷媒を受けるパイプ１０６、およびコンプレッサへ冷媒を供給するパイプ１０７が繋がれていて、ボディ１０１自身がこれらパイプ１０４〜１０７の継手の機能を有している。

コンプレッサ側のパイプ１０４，１０７およびエバポレータ側のパイプ１０５，１０６は、それぞれ先端部にプレート１０８，１０９が取り付けられている。ボディ１０１への配管接続は、パイプ１０４，１０７およびパイプ１０５，１０６をボディ１０１の対応するポートへ挿入し、プレート１０８，１０９およびボディ１０１に貫通形成された孔にボルトを通し、そのボルトによってプレート１０８，１０９を両側から締め付けることで行われる。

このとき、パイプ１０４〜１０７とボディ１０１の継手部分との間にＯリングが介挿されて冷媒が外部に漏れないようシールしている。このシールのやり方としては、２つの方法が知られている。図６の（Ａ）に示したシール方法によれば、ボディ１０１のポートが奥側に向かって縮径されていくようにテーパ加工され、一方、パイプ１０４〜１０７の先端は、端面より所定距離だけ離れた位置に半径方向外向きに突出したビードを形成するように加工されている。パイプ１０４，１０７およびパイプ１０５，１０６がボディ１０１の対応するポートへ挿入されたときには、そのポートの縮径加工面とビードとの間にＯリングが挟まれ変形することによって継手部分のシールを行っている。また、図６の（Ｂ）に示したシール方法によれば、ボディ１０１のポートが奥側に向かってストレートに穴加工され、一方、パイプ１０４〜１０７の先端は、端面より所定距離だけ離れた位置に半径方向外向きに突出したビードを形成し、端面とそのビードとの間に半径方向内向きに凹設された溝を形成するように加工されている。その溝にＯリングを嵌めて、パイプ１０４，１０７およびパイプ１０５，１０６がボディ１０１の対応するポートへ押し込むことにより、継手部分のシールを行っている。なお、上記の例では、すべてのパイプ１０４〜１０７がいずれか一方のシール方式にした場合を例にして示したが、パイプ１０４，１０７とパイプ１０５，１０６とで違うシール方式を採用していることもある。
特開平９−２２２２６８号公報（図１など）特開２００１−２３５２５９号公報（図２など）

しかしながら、自動車用エアコンシステムが適用される車種によってパイプの径、パイプが挿入される長さ、プレートによって固定されている２本のパイプ間のピッチ、さらには、シール方法がそれぞれ異なる場合があることから、従来の膨張弁では、それらの寸法などが変わるたびにボディを変更しなければならず、そのため、ボディの種類が増えて管理コストが増加し、ボディを加工する側においても、継手部分に要求される形状が変更されるたびにボディ加工機のツール変更の段取りが発生するという問題点があった。

また、ボディに膨張弁本体を挿入する膨張弁では、ボディサイズが大きくなってしまう。ボディは部品の中でも最も高価であるため、サイズが大きくなる分、材料費が高く、膨張弁のコストが高くなるという問題もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ボディの種類を減らしてもあらゆる形状およびシール方式の継手に対応できる低コストの膨張弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、導入された高温・高圧の液冷媒を膨張させることにより低温・低圧の冷媒にして導出する弁部と蒸発された冷媒の圧力および温度を感知して前記弁部を流れる冷媒流量を制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、冷媒が導入および導出される４つのポートを有するボディに前記弁部を収容し前記パワーエレメントが取り付けられた膨張弁本体と、それぞれ冷媒が導入または導出されるパイプを挿入して接続するとともに前記ボディのそれぞれ対応するポートに接続される４つの継手部材と、を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。

このような膨張弁によれば、膨張弁の機能と継手の機能とを分離し、膨張弁に要求される様々な寸法およびシール方法を継手部材によって対応するようにした。これにより、膨張弁本体を構成するボディの種類を少なくすることができ、ボディを１種類にした場合は、ボディ加工機のツール変更の段取りが発生しないので製造コストを低減することができる。

本発明の膨張弁は、ボディに持たせていた継手機能を分離したので、膨張弁本体のボディの種類を大幅に少なくすることができ、これによって加工の段取りコストを少なく、あるいはなくすことができるという利点がある。

また、膨張弁をラインで組み立ておよび検査をする場合に、膨張弁本体のポートが限定されているので、検査用の治具を交換するなどのラインの段取りを不要にすることができるという利点もある。

さらに、継手部材を膨張弁本体のボディと別部品にしたことにより、ボディを小さくすることができ、ボディの材料費を低減することができる。また、継手部材は、加工または成型が容易なので、製造コストを低減でき、形状等の変更の必要性が発生した場合には、変更の必要な個所の継手部材のみ変更すればよい。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。
この第１の実施の形態に係る膨張弁は、膨張弁本体１１と、高圧側継手部材１２と、低圧側継手部材１３とを備えている。膨張弁本体１１は、パイプの挿入方向の厚さを最小化したボディ１４を有し、このボディ１４には、軸線が互いにオフセットするよう配置された高圧の冷媒を導入するポート１５および低圧の冷媒を導出するポート１６と、同軸上に配置されたポート１７，１８とが設けられている。高圧のポート１５および低圧のポート１６は、ボディ１４の内部にて弁孔をなす通路によって連通されている。その通路の高圧のポート１５の側の周縁部は、弁座１９を構成し、その弁座に対向してボール形状の弁体２０が配置され、弁座１９と弁体２０とでこの膨張弁の弁部を構成している。弁体２０は、ホルダ２１によって保持され、そのホルダ２１は、スプリング２２によって閉弁方向に付勢されている。スプリング２２の図の下端部は、ボディ１４に螺着されたアジャストねじ２３によって受けられている。このアジャストねじ２３は、この膨張弁のセット値を調整するのに使用される。

ボディ１４の頂部には、パワーエレメント２４が螺着されている。このパワーエレメント２４は、内部がダイヤフラムによって仕切られた密閉室と開放室とを有し、その開放室は、ボディ１４に形成された通路を介してポート１７とポート１８とを連通している通路に開放されている。パワーエレメント２４の開放室内には、図の上面がダイヤフラムに接触されたディスクが配置されており、このディスクがボディ１４の軸線方向に配置されたシャフト２５を介してダイヤフラムの変位を弁部の弁体２０に伝達するように構成されている。

高圧側継手部材１２は、金属または樹脂製であり、ボディ１４のポート１５，１８が設けられた面に対向する面に接続穴２６，２７が設けられ、反対側の面には内部で接続穴２６，２７と連通しているパイプ挿入穴２８，２９がそれぞれ設けられている。ボディ１４に対向する側の接続穴２６，２７は、ボディ１４のポート１５，１８と同じピッチを有し、周りにはガイド３０，３１が突設されている。そのガイド３０，３１の基部の周りには、シール部３２，３３が設けられている。このシール部３２，３３は、Ｏリング、ガスケット、金属シールとすることができ、この高圧側継手部材１２が金属製の場合には、たとえばプロジェクション溶接によるシールとすることもできる。また、パイプが挿入されるパイプ挿入穴２８，２９は、本例では、接続穴２６，２７と同一軸線上に設けられており、内部は、シール方法に応じた形状、本例では、パイプの挿入方向に縮径するようなテーパ形状に形成されている。

低圧側継手部材１３は、高圧側継手部材１２と同様に、金属または樹脂製であり、ボディ１４の低圧側のポート１６，１７が設けられた面に対向する面に接続穴３４，３５が設けられ、反対側の面にはパイプを挿入するパイプ挿入穴３６，３７がそれぞれ設けられている。ボディ１４に対向する側の接続穴３４，３５は、ボディ１４のポート１６，１７と同じピッチを有し、周りにはガイド３８，３９が突設され、そのガイド３８，３９の基部の周りには、シール部４０，４１が設けられている。また、パイプを挿入するパイプ挿入穴３６，３７は、本例では、接続穴３４，３５と同一軸線上に設けられており、内部は、パイプの挿入方向に縮径するようなテーパ形状に形成されている。

図２は第１の実施の形態に係る膨張弁の組み立て状態を示す図であって、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は中央縦断面図、（Ｃ）は右側面図である。
膨張弁は、膨張弁本体１１を挟んで両側から高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３を密着させることによって組み立てられる。このとき、高圧側継手部材１２のガイド３０，３１は、ボディ１４に穿設された対応するポート１５，１８に挿入され、低圧側継手部材１３のガイド３８，３９は、ボディ１４に穿設された対応するポート１６，１７に嵌入されて、それぞれ位置決めしている。

これら膨張弁本体１１、高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３は、自動車用エアコンシステムに組み込む際に互いに結合される。すなわち、コンプレッサ側およびエバポレータ側のパイプを高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３の対応する穴へ挿入し、パイプの先端部に取り付けられているプレートに形成された孔およびボディ１４に貫通形成された孔４２にボルトを通し、そのボルトによってプレートを両側から締め付けることによって、膨張弁本体１１、高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３を互いに結合するようにしている。

図３は第２の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。なお、図２において、図１に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る膨張弁は、第１の実施の形態に係る膨張弁と比較して、高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３のパイプ挿入穴の形状が異なっている。この第２の実施の形態に係る膨張弁によれば、高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３とも、パイプを挿入するパイプ挿入穴２８，２９およびパイプ挿入穴３６，３７がそれぞれ奥側に向かってストレートに穴加工された継手形状に形成されている。これにより、この膨張弁は、パイプ先端の外周にＯリングを嵌め込んだシール方法のものに対応することになる。

図４は第３の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、（Ａ）は組み立て状態を示す左側面図、（Ｂ）は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、（Ｃ）は組み立て状態を示す右側面図である。なお、図４において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る膨張弁は、第２の実施の形態に係る膨張弁と比較して、継手部材をボディ１４のポート１５〜１８に対応して個々に形成している点、およびボディ１４の下端部の形状を変更している点で異なる。すなわち、この膨張弁は、膨張弁本体１１と、継手部材１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂとを備え、ボディ１４に設けられたポート１５に継手部材１２ａのガイド３０を挿入し、ポート１６に継手部材１３ａのガイド３８を挿入し、ポート１７に継手部材１３ｂのガイド３９を挿入し、ポート１８に継手部材１２ｂのガイド３１を挿入することによって構成される。継手部材１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、たとえば円柱形の金属材料を加工するか、あるいは、樹脂成型によって作られる。

また、この膨張弁では、ボディ１４の下端部の形状を内側に絞り込むように変更している。これにより、ボディ１４の体積を減らすことができるので、部品の中で最も高価なボディ１４の材料費を節約することができ、その分、膨張弁のコストを低減することができる。

図５は第４の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、（Ａ）は組み立て状態を示す左側面図、（Ｂ）は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、（Ｃ）は組み立て状態を示す右側面図である。なお、図５において、図４に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態に係る膨張弁は、第３の実施の形態に係る膨張弁と比較して、同じ側で差し込まれる２本のパイプ間のピッチがボディ１４のポート１５，１８およびポート１６，１７のピッチと異なる場合に対応して継手部材１２ａ，１３ａを形成している点、およびボディ１４の外形形状を変更している点で異なる。すなわち、この膨張弁では、ボディ１４に設けられたポート１５，１６に接続される継手部材１２ａ，１３ａは、ボディ１４のポート１５，１６に対応する接続穴２６，３４とパイプが挿入されるパイプ挿入穴２８，３６との軸線がオフセットされて形成されている。これら接続穴２６，３４とパイプ挿入穴２８，３６とは同一軸線上にないため、継手部材１２ａ，１３ａをボディ１４の対応するポート１５，１６に取り付けるときに、パイプを挿入する側のパイプ挿入穴２８，３６が接続穴２６，３４に対して所定の方向にオフセットされた状態にするために、継手部材１２ａ，１３ａのボディ１４に対向する面に位置決め用の突起４３，４４が設けられ、ボディ１４の対応する位置には、その突起４３，４４を嵌合させるための凹部４５，４６が設けられている。

また、この膨張弁は、ボディ１４をさらにスリム化した外形形状にしている。すなわち、ボディ１４は、高圧の冷媒が導入されるポート１５、低圧の冷媒が導出されるポート１６を形成している部分およびエバポレータからの冷媒が通過する通路を形成している部分の肉厚をそれぞれ薄くしてスリム化し、固定用のボルトが位置する部分には、切欠き部４７を形成している。

なお、第１ないし第４の実施の形態では、コンプレッサ側およびエバポレータ側のシール方法が同じ場合を例に示したが、異なるシール方法であっても良い。また、継手部材をコンプレッサ側およびエバポレータ側の両方で一体化した場合と別体にした場合とについて例示したが、一方を一体化し、他方を別体にするような組み合わせでも良い。さらに、一体化した高圧側継手部材１２および低圧側継手部材１３は、膨張弁本体１１と接続される側の接続穴２６，２７および３４，３５とパイプが挿入されるパイプ挿入穴２８，２９および３６，３７とを同一軸線上に形成した場合を例示したが、必要に応じて互いにオフセットされた状態で形成されても良い。

第１の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。第１の実施の形態に係る膨張弁の組み立て状態を示す図であって、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は中央縦断面図、（Ｃ）は右側面図である。第２の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す中央縦断面図である。第３の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、（Ａ）は組み立て状態を示す左側面図、（Ｂ）は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、（Ｃ）は組み立て状態を示す右側面図である。第４の実施の形態に係る膨張弁の構成を示す図であって、（Ａ）は組み立て状態を示す左側面図、（Ｂ）は組み立て前の状態を示す中央縦断面図、（Ｃ）は組み立て状態を示す右側面図である。従来のブロック型膨張弁の一例を示す断面図であって、（Ａ）は膨張弁にパイプが第１のシール方法にて接続された例を示し、（Ｂ）は膨張弁にパイプが第２のシール方法にて接続された例を示している。

符号の説明

１１膨張弁本体
１２高圧側継手部材
１２ａ，１２ｂ継手部材
１３低圧側継手部材
１３ａ，１３ｂ継手部材
１４ボディ
１５〜１８ポート
１９弁座
２０弁体
２１ホルダ
２２スプリング
２３アジャストねじ
２４パワーエレメント
２５シャフト
２６，２７接続穴
２８，２９パイプ挿入穴
３０，３１ガイド
３２，３３シール部
３４，３５接続穴
３６，３７パイプ挿入穴
３８，３９ガイド
４０，４１シール部
４２孔
４３，４４突起
４５，４６凹部
４７切欠き部

Claims

導入された高温・高圧の液冷媒を膨張させることにより低温・低圧の冷媒にして導出する弁部と蒸発された冷媒の圧力および温度を感知して前記弁部を流れる冷媒流量を制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁において、
冷媒が導入および導出される４つのポートを有するボディに前記弁部を収容し前記パワーエレメントが取り付けられた膨張弁本体と、
それぞれ冷媒が導入または導出されるパイプを挿入して接続するとともに前記ボディのそれぞれ対応するポートに接続される４つの継手部材と、
を備えていることを特徴とする膨張弁。
前記継手部材は、前記パイプが挿入されるパイプ挿入穴と、前記パイプ挿入穴に連通していて前記ボディの前記ポートに接続される接続穴と、前記接続穴の周りに突設されて前記ポートに嵌入されるガイドとを有していることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
前記パイプ挿入穴の軸線と前記接続穴の軸線とがオフセットされている前記継手部材を前記ボディの対応する前記ポートへ接続する際に前記接続穴に対して前記パイプ挿入穴がオフセットされている方向を規定する位置決め手段を有していることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
前記位置決め手段は、前記ボディと前記継手部材との対向端面に設けられて互いに嵌合する凹部および突起であることを特徴とする請求項３記載の膨張弁。
前記ボディの少なくとも一方の同一面に形成された２つの前記ポートにそれぞれ接続される２つの前記継手部材が一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。