JP2006132881A - 膨張弁 - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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
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 (5)
- 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。
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