JP4118740B2

JP4118740B2 - Expansion valve

Info

Publication number: JP4118740B2
Application number: JP2003133266A
Authority: JP
Inventors: 功仙道; 智宏湯浅
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: KR20040007290A; EP1380801B1; CN1260537C; EP1380801A3; US20040007015A1; EP1380801A2; JP2004093106A; CN1470822A; DE60321274D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
膨張弁としては、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温度式の膨張弁が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図７は従来の膨張弁の一構成例を示す縦断面図である。
膨張弁１０１は、その本体ブロック１０２の側部に、冷媒導入用の冷媒管路接続穴１０３と、冷媒導出用の冷媒管路接続穴１０４と、エバポレータからコンプレッサに至る配管に介挿される冷媒管路接続穴１０５，１０６とが設けられている。
【０００５】
冷媒管路接続穴１０３と冷媒管路接続穴１０４との間の流体通路には、弁座１０７が本体ブロック１０２と一体に形成され、その弁座１０７に対向して上流側からボール状の弁体１０８が配置され、冷媒が弁座１０７と弁体１０８との間の隙間を通過するときに断熱膨張する。また、弁体１０８は、これを受ける弁体受け１０９を介して圧縮コイルスプリング１１０により弁座１０７に着座させる方向に付勢されている。この圧縮コイルスプリング１１０は、スプリング受け１１１およびアジャストねじ１１２によって受けられている。
【０００６】
本体ブロック１０２の上端部には、パワーエレメント１１３が設けられている。このパワーエレメント１１３は、アッパーハウジング１１４、ロアハウジング１１５、ダイヤフラム１１６、およびセンターディスク１１７によって構成されている。アッパーハウジング１１４とダイヤフラム１１６とによって囲まれた感温室には冷媒が充填され、金属ボール１１８によって封止されている。
【０００７】
センターディスク１１７は、シャフト１１９の上端が当接されている。このシャフト１１９は、本体ブロック１０２に形成された貫通孔１２０に挿通され、下端は弁体１０８に当接されている。
【０００８】
貫通孔１２０の上部は、拡開形成されていて、その段差部にＯリング１２１が配置され、シャフト１１９と貫通孔１２０との間の隙間をシールしている。
また、シャフト１１９の上端部は、冷媒管路接続穴１０５，１０６間を連通している流体通路を横切って垂下した筒状部を有するホルダ１２２によって保持されている。このホルダ１２２の下端部は、貫通孔１２０の拡開部に嵌入され、Ｏリング１２１を押えている。
【０００９】
ホルダ１２２の上部には、シャフト１１９の軸線方向の振動を抑えるコイルばね１２３が配置されている。ホルダ１２２の頂面は、この膨張弁１０１の最大の弁開度を規定するストッパとして機能している。
【００１０】
以上の構成の膨張弁１０１において、エアコンを起動する前は、図示のようにセンターディスク１１７がホルダ１２２の上部頂面に当接し、膨張弁１０１は全開状態にある。したがって、エアコンを起動するとき、膨張弁１０１は、全開状態から開始する。
【００１１】
ところで、自動車用エアコンシステムは、適用される車輌によって必要な冷凍能力が異なり、膨張弁に要求される容量も異なる。膨張弁の容量は、トン数で表される。車輌によって設定されたトン数からは、膨張弁を流れる流量が決められるので、設定されたトン数の流量は最低限保証するように膨張弁が設計されている。このとき、最大の弁開度は、いかなるトン数の膨張弁でも、設定されたトン数よりも十分大きな値に一義的に設定されている場合がほとんどである。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−３１０５３９号公報（段落番号〔００３４〕〜〔００４１〕、図６）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膨張弁は、エアコン起動時に全開状態になっており、そのときの弁開度が必要流量以上に大きくなっていて、大量の冷媒が流れることから、冷媒が通過するときに発生する流動騒音が大きくなり、しかも、膨張弁は必要以上に開いているため、その分、余計に冷媒が流れてしまうため動力が増加してしまうという問題点があった。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、起動時の騒音を抑え、省動力化した膨張弁を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、エバポレータ出口の冷媒の圧力および温度を感知して弁部の弁開度を制御することによりエバポレータに供給する冷媒の流量を制御するパワーエレメントを備え、前記パワーエレメントが、感温室を構成するアッパーハウジングおよびダイヤフラムと、前記弁部を収容している本体ブロックの取り付け端面に固定されるロアハウジングと、前記ダイヤフラムの前記本体ブロック側の面に配置されて前記ダイヤフラムの変位をシャフトを介して前記弁部の弁体に伝達させるセンターディスクとを有している膨張弁において、前記ロアハウジングは、前記シャフトが当接されている前記センターディスクの面に対向して互いにフラットに形成されていて前記センターディスクが前記弁部の開弁方向に移動するときに当接されてストッパとして機能する内壁面を有し、この内壁面を有する部分がフラットに形成された前記本体ブロックの前記取り付け端面に取り付けられ、前記弁部が全閉位置から開弁方向に変化するときの前記シャフトのストロークは、全閉時における前記本体ブロックの前記取り付け端面からの前記シャフトの出代から前記ロアハウジングの厚みを差し引いた値によって設定され、前記センターディスクが前記ロアハウジングの前記内壁面に当接したときの前記弁開度は、設定されたトン数の流量の１．０〜１．４倍に設定したことを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１６】
このような膨張弁によれば、全開時の弁開度を、設定されたトン数の流量の１．０〜１．４倍しか流れないように規制したので、起動時の全開状態において、不必要で余分な量の冷媒が流れない。これにより、起動時における冷媒の流動騒音を抑えることができるとともに、余分に流れる冷媒が少なくなるので、コンプレッサの省動力化が図れる。
【００１７】
また、本発明の膨張弁は、パワーエレメントのセンターディスクを、弁部側のハウジングの内壁に当接させて最大弁開度を規定するようにした。これにより、センターディスクの全開側のストロークがハウジングによって規制されることになり、センターディスクのハウジングとの当接面の位置がパワーエレメントの取り付け基準面からのハウジングの厚みだけで決まるため、弁ストロークの公差ばらつき要素を低減することができる。
【００１８】
また、本発明の膨張弁は、センターディスクを、シャフトの弁部と反対側の端部を保持しているホルダがダイヤフラムの変位方向にガイドするようにした。これにより、センターディスクは、ホルダによってシャフトと同一軸線上に位置決めされることから、ダイヤフラムが変位してその変位方向に進退移動するときに、周縁部がハウジングの内側側壁に接触することがなく、安定した流量特性を得ることができる。
【００１９】
さらに、本発明の膨張弁は、弁座に、弁体の軸線方向の移動量と同じ量以上のテーパを付けるようにした。これにより、全開時に弁体がテーパの部分から離脱するのを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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は本発明による膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【００２１】
本発明による膨張弁１は、その本体ブロック２の側部に、レシーバ／ドライヤから高温・高圧の冷媒を受けるように高圧冷媒配管が接続される冷媒管路接続穴３と、この膨張弁１にて減圧・膨張された低温・低圧の冷媒をエバポレータへ供給するように低圧冷媒配管が接続される冷媒管路接続穴４と、エバポレータ出口からの冷媒配管に接続される冷媒管路接続穴５と、コンプレッサへ至る冷媒配管に接続される冷媒管路接続穴６とが設けられている。
【００２２】
冷媒管路接続穴３から冷媒管路接続穴４へ連通する流体通路には、弁座７が本体ブロック２と一体に形成され、その弁座７の上流側には、弁座７と対向してボール状の弁体８が配置されている。これにより、弁座７と弁体８との間の隙間が高圧の冷媒を絞る可変オリフィスを構成し、冷媒は、この可変オリフィスを通過するときに断熱膨張する。弁座７は、弁体８の軸線方向の移動量（ストローク）と同じ量以上のテーパが付けられている。すなわち、弁孔の弁体８に対向する側はエッジカットされていてテーパ穴になっており、そのテーパ穴の軸線方向の長さ（高さ）は、弁体８のストロークと同じ長さ以上になっている。ここで、テーパ穴の最小径のところが弁体８の着座位置になるので、この位置から弁体８が最も離れた位置まで移動して全開状態になっても、弁体８の一部はテーパ穴の中に位置しており、これにより、全開時に弁体８がテーパ穴から離脱するのを防止している。
【００２３】
また、冷媒管路接続穴３側の流体通路には、弁体８を受ける弁体受け９と、弁体８を弁座７に着座させる方向に弁体受け９を介して付勢する圧縮コイルスプリング１０とが配置され、この圧縮コイルスプリング１０は、スプリング受け１１およびこの圧縮コイルスプリング１０の荷重を調節するよう本体ブロックに螺着されたアジャストねじ１２によって受けられている。
【００２４】
本体ブロック２の上端部には、パワーエレメント１３が設けられている。このパワーエレメント１３は、厚い金属製のアッパーハウジング１４およびロアハウジング１５と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配置された可撓性のある金属薄板からなるダイヤフラム１６と、このダイヤフラム１６の下面に配置されたセンターディスク１７とによって構成されている。アッパーハウジング１４とダイヤフラム１６とによって囲まれた空間は、感温室を構成し、ここに２種類以上の冷媒ガスと不活性ガスとが充填され、金属ボール１８を抵抗溶接することにより閉止されている。センターディスク１７は、その下部が半径方向外方へ突出して大径に形成されており、その下面はフラットに形成されていている。このセンターディスク１７の突出部の下面に対向するロアハウジング１５の内壁面もフラットに形成されていている。この内壁面のフラット部分は、センターディスク１７の下方への移動を規制するストッパとして機能し、この膨張弁１の最大の弁開度を規定している。
【００２５】
センターディスク１７の下方には、ダイヤフラム１６の変位を弁体８へ伝達するシャフト１９が配置されている。このシャフト１９は、本体ブロック２に形成された貫通孔２０に挿通されている。
【００２６】
この貫通孔２０は、その上部が拡開形成されていて、その段差部にＯリング２１が配置されている。このＯリング２１は、シャフト１９と貫通孔２０との間の隙間をシールし、その隙間を介して冷媒が冷媒管路接続穴５，６間の流体通路に漏れるのを防止している。
【００２７】
また、シャフト１９の上端部は、冷媒管路接続穴５，６間の流体通路を横切って垂下する筒状部を有するホルダ２２によって保持されている。このホルダ２２の下端部は、貫通孔２０の拡開部に嵌入され、その下部端面が貫通孔２０の上部開口端方向へのＯリング２１の移動を規制している。
【００２８】
ホルダ２２の上部には、シャフト１９に対して横方向から付勢するコイルばね２３が配置されている。このコイルばね２３でシャフト１９に横荷重を与える構成にしたことにより、冷媒管路接続穴３における高圧冷媒に圧力変動があったときにシャフト１９の軸線方向の動作が敏感に反応しないようにしている。つまり、このコイルばね２３は、シャフト１９の軸線方向の振動による異常振動音の発生を抑える制振機構を構成している。
【００２９】
また、ホルダ２２の上部は、冷媒管路接続穴５，６間を連通している流体通路とダイヤフラム１６の下方空間とを連通させる通路を有し、かつ、センターディスク１７の下面には、シャフト１９が当接する中心部を除いて複数本の通気溝が放射状に形成されていて、エバポレータから戻ってきた冷媒がダイヤフラム１６の下方の部屋に導入できるようになっている。
【００３０】
以上の構成の膨張弁１において、エアコンを起動する前、パワーエレメント１３は、エアコン運転中の場合よりも十分高い温度を検出しているため、パワーエレメント１３の感温室の圧力が上がっており、ダイヤフラム１６は、図示のように図の下方へ変位し、センターディスク１７がロアハウジング１５のストッパ部に当接している。このダイヤフラム１６の変位は、シャフト１９を介して弁部の弁体８に伝達され、膨張弁１は全開状態になっている。このため、エアコン起動時は、全開状態から開始するので、膨張弁１は、最大流量の冷媒をエバポレータに供給する。
【００３１】
エバポレータからの冷媒が冷えてくるにつれて、パワーエレメント１３の感温室の温度が下がり、感温室内の冷媒ガスがダイヤフラム１６の内表面にて凝縮する。これにより、感温室内の圧力が低下してダイヤフラム１６が上方に変位するので、シャフト１９が圧縮コイルスプリング１０に押されて上方へ移動する。その結果、弁体８が弁座７側に移動することにより高圧冷媒の流路面積が減り、エバポレータに送り込まれる冷媒の流量が減少していって、冷房負荷に応じた流量の弁開度に整定する。
【００３２】
図２は弁のストロークと冷凍トンとの関係を示す図である。
膨張弁１は、システムから要求される冷凍能力に応じて容量が決められ、一般には、１トンタイプ、１．５トンタイプ２トンタイプがある。いずれのタイプも、弁体８は、それぞれの冷凍トンに相当するストロークの範囲で弁開度が制御されるよう設定されている。起動時の最大弁開度については、従来の膨張弁では、タイプに関係なく、十分大きなある値のストロークＡ、たとえば０．８ｍｍに設定されているが、本発明の膨張弁１では、指定されたトン数の流量の１．０〜１．４倍流れるようなストロークに設定してある。たとえば１トンタイプの膨張弁であれば、最大ストロークは、１トンの容量を満足する流量が流れるストローク位置Ｂからその１．４倍の流量が流れる最大弁開度の位置Ｂ’の間に設定されている。
【００３３】
図３は冷凍能力の倍数に対する起動時の騒音の関係を示す図、図４は膨張弁の起動直後における騒音の変化を示す図である。
膨張弁１の起動時における騒音が冷凍能力の倍率の変化によってどのように変化するかを示したのが図３である。この図３によれば、冷凍能力が１．４倍の近傍を越えたあたりから騒音が急増していることが分かる。本発明の膨張弁では、全開状態における冷凍能力が１．４倍までしか出ないようにしてあるので、起動時の騒音を抑えることができる。
【００３４】
また、起動直後の騒音は、全開状態における冷凍能力を１．４倍に抑えたことにより、図４に示したように、従来より大きく低減している。時間が経つに連れて冷凍サイクルが安定してくると、膨張弁１の制御領域に入るため、騒音は、従来と同じになる。
【００３５】
図５は公差ばらつきを説明する図であって、（Ａ）は従来の膨張弁の場合を示し、（Ｂ）は本発明の膨張弁の場合を示している。
本発明による膨張弁は、従来の膨張弁に比較して、シャフトの最大ストロークを小さくする必要がある。たとえば１トンタイプの膨張弁では、シャフトの最大ストロークを従来の０．８ｍｍから０．３ｍｍ程度までに小さくしている。このため、ストロークを決める部材の寸法の公差ばらつきが大きく影響してくるようになり、これを小さく抑える必要がある。本発明の膨張弁では、最大弁開度を決めるセンターディスク１７のストッパをホルダ２２からパワーエレメント１３のロアハウジング１５に変更することによって解決している。
【００３６】
すなわち、従来の膨張弁では、（Ａ）に示したように、シャフト１１９のストロークＳは、センターディスク１１７がホルダ１２２の頂面に当接している位置から全閉時の図示の位置までである。また、本体ブロック１０２の頂面から全閉時におけるシャフト１１９の出代をＰで示している。さらに、本体ブロック１０２のホルダ１２２を受けている段部から頂面までの高さをＡ、その段部に載っているホルダ１２２の下面から全開時にホルダ１２２に当接する面までの高さをＢ、センターディスク１１７のシャフト１１９が当接している面から全開時にホルダ１２２に当接する面までの高さをＣで示している。
【００３７】
本体ブロック１０２のホルダ１２２を受けている段部を基準にすると、（Ａ＋Ｐ）＋Ｃ＝Ｂ＋Ｓで表され、これから、ストロークＳは、Ｓ＝Ａ＋Ｐ＋Ｃ−Ｂとなる。すなわち、ストロークＳを決めるパラメータは、４つになる。
【００３８】
一方、本発明の膨張弁１では、（Ｂ）に示したように、シャフト１９のストロークＳは、センターディスク１７がロアハウジング１５の内壁面に当接している位置から全閉時の図示の位置までである。ここで、パワーエレメント１３が取り付けられる本体ブロック２の頂面を基準面とし、ロアハウジング１５の厚みをｔで表すと、基準面からのシャフト１９の出代Ｐは、Ｐ＝ｔ＋Ｓとなり、ストロークＳは、Ｓ＝Ｐ−ｔで表すことができる。したがって、ストロークＳを決めるパラメータは２つになり、ばらつき要素を半減することができる。これにより、従来の膨張弁に比較して、公差ばらつきを小さくすることができる。
【００３９】
特に、ホルダ２２を樹脂で形成した場合、樹脂は熱膨張することから、従来の膨張弁では、パラメータＢが冷媒温度によって変動してしまい、ストロークＳの値が温度の関数になっている。これに対し、本発明の膨張弁では、ストロークＳを決めるパラメータにパラメータＢが含まれていないので、公差ばらつきをさらに小さくすることができる。
【００４０】
図６は本発明による膨張弁の別の構成例を示す縦断面図である。なお、この図６において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４１】
この実施の形態の膨張弁１ａは、図１に示した膨張弁１では、センターディスク１７がロアハウジング１５の垂直部の内壁面にガイドされているのに対し、シャフト１９のホルダ２２によってガイドされている点で異なる。
【００４２】
すなわち、センターディスク１７は、その下面中央部が下方に突設され、その突設部は、ホルダ２２の上部に設けられた穴に挿通されてシャフト１９の軸線方向に進退自在にガイドされる構成になっている。これにより、センターディスク１７は、ホルダ２２によってシャフト１９と同一軸線上に位置決めされることから、ダイヤフラム１６が変位してその変位方向に進退移動するときに、ロアハウジング１５に引っ掛かることなくスムーズに移動できることから、安定した流量特性を得ることができるようになる。
【００４３】
センターディスク１７は、また、その突出部のシャフト１９との当接面とロアハウジング１５のストッパ部との当接面とは、いずれもフラットに形成され、ストッパ部との当接面には、複数本の通気溝が放射状に形成されていて、センターディスク１７がロアハウジング１５に当接している最大弁開度状態にあるときでも、エバポレータから戻ってきた冷媒がその通気溝を介してダイヤフラム１６の下方の部屋に導入できるようになっている。
【００４４】
さらに、この実施の形態の膨張弁１ａでは、アジャストねじ１２ａがスプリング受けを兼ねた構成にして部品点数の削減を図っている。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、最大弁開度を、指定されたトン数の１．０〜１．４倍の流量になるように設定する構成にした。これにより、起動時において、全開時の冷媒流量が制限されるため、冷媒が通過するときの騒音を低減することができ、不必要に余分な冷媒を流すことがなくなるため、動力の無駄を省くことができる。
【００４６】
また、パワーエレメントのセンターディスクの弁部側のストロークを弁部側のハウジングの内壁で規制するようにした。これにより、ストロークを決めるパラメータが減るので、弁ストロークの公差ばらつき要素を従来よりも低減することができる。
【００４７】
さらに、弁座には、テーパが付けられているが、そのテーパ部分の軸線方向の長さを、弁体のストロークと同じ長さ以上にしてある。これにより、たとえ、弁体を付勢している圧縮コイルスプリングが傾いた状態にあっても、全開時に弁体がテーパ穴から離脱するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図２】弁のストロークと冷凍トンとの関係を示す図である。
【図３】冷凍能力の倍数に対する起動時の騒音の関係を示す図である。
【図４】膨張弁の起動直後における騒音の変化を示す図である。
【図５】公差ばらつきを説明する図であって、（Ａ）は従来の膨張弁の場合を示し、（Ｂ）は本発明の膨張弁の場合を示している。
【図６】本発明による膨張弁の別の構成例を示す縦断面図である。
【図７】従来の膨張弁の一構成例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ膨張弁
２本体ブロック
３，４，５，６冷媒管路接続穴
７弁座
８弁体
９弁体受け
１０圧縮コイルスプリング
１１スプリング受け
１２，１２ａアジャストねじ
１３パワーエレメント
１４アッパーハウジング
１５ロアハウジング
１６ダイヤフラム
１７センターディスク
１８金属ボール
１９シャフト
２０貫通孔
２１Ｏリング
２２ホルダ
２３コイルばね[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an expansion valve, and in particular, supplies high-temperature and high-pressure liquid refrigerant to a low-temperature and low-pressure refrigerant in an refrigeration cycle of an automobile air conditioner system, and supplies the evaporator with a predetermined refrigerant state at an evaporator outlet. The present invention relates to a temperature type expansion valve that controls the flow rate of refrigerant so as to achieve a degree of superheat.
[0002]
[Prior art]
The automotive air conditioning system, the gas refrigerant of high temperature and high pressure compressed by the compressor is condensed by a condenser, and a low-temperature, low-pressure refrigerant by adiabatically expanding the condensed liquid refrigerant in the expansion valve, evaporated it an evaporator A refrigeration cycle is formed so as to be returned to the compressor. The evaporator supplied with the low-temperature refrigerant is cooled by exchanging heat with the air in the passenger compartment.
[0003]
As an expansion valve, there is known a temperature type expansion valve that senses the pressure and temperature of the refrigerant at the evaporator outlet and controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator so that the state of the refrigerant reaches a predetermined degree of superheat. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a conventional expansion valve.
The expansion valve 101 includes a refrigerant pipe connecting hole 103 for introducing a refrigerant, a refrigerant pipe connecting hole 104 for discharging a refrigerant, and a refrigerant pipe inserted into a pipe extending from an evaporator to a compressor at a side portion of the main body block 102. Road connection holes 105 and 106 are provided.
[0005]
A valve seat 107 is formed integrally with the main body block 102 in the fluid passage between the refrigerant pipe connection hole 103 and the refrigerant pipe connection hole 104, and a ball-shaped valve is formed from the upstream side facing the valve seat 107. The body 108 is disposed and expands adiabatically when the refrigerant passes through the gap between the valve seat 107 and the valve body 108. Further, the valve body 108 is biased in a direction to be seated on the valve seat 107 by the compression coil spring 110 via the valve body receiver 109 that receives the valve body 108. The compression coil spring 110 is received by a spring receiver 111 and an adjustment screw 112.
[0006]
A power element 113 is provided at the upper end of the main body block 102. The power element 113 includes an upper housing 114, a lower housing 115, a diaphragm 116, and a center disk 117. The temperature sensitive room surrounded by the upper housing 114 and the diaphragm 116 is filled with a refrigerant and sealed with a metal ball 118.
[0007]
The center disk 117 is in contact with the upper end of the shaft 119. The shaft 119 is inserted into a through hole 120 formed in the main body block 102, and a lower end thereof is in contact with the valve body 108.
[0008]
The upper part of the through-hole 120 is formed in an expanded manner, and an O-ring 121 is disposed at the stepped portion to seal the gap between the shaft 119 and the through-hole 120.
The upper end portion of the shaft 119 is held by a holder 122 having a cylindrical portion that hangs down across a fluid passage that communicates between the refrigerant pipe connection holes 105 and 106. The lower end portion of the holder 122 is fitted into the expanded portion of the through hole 120 and presses the O-ring 121.
[0009]
A coil spring 123 that suppresses vibration in the axial direction of the shaft 119 is disposed on the holder 122. The top surface of the holder 122 functions as a stopper that defines the maximum valve opening of the expansion valve 101.
[0010]
In the expansion valve 101 configured as described above, before starting the air conditioner, the center disk 117 contacts the top top surface of the holder 122 as shown in the figure, and the expansion valve 101 is in a fully open state. Therefore, when starting the air conditioner, the expansion valve 101 starts from a fully open state.
[0011]
By the way, the air conditioning system for automobiles has different refrigeration capacity depending on the applied vehicle, and the capacity required for the expansion valve is also different. The capacity of the expansion valve is expressed in tonnage. Since the flow rate flowing through the expansion valve is determined from the tonnage set by the vehicle, the expansion valve is designed to guarantee a minimum flow rate of the set tonnage. At this time, in most cases, the maximum valve opening is uniquely set to a value sufficiently larger than the set tonnage, regardless of the tonnage of the expansion valve.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2002-310539 A (paragraph numbers [0034] to [0041], FIG. 6)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional expansion valve is fully opened when the air conditioner is started, and the valve opening at that time is larger than the required flow rate, and a large amount of refrigerant flows, so that it occurs when the refrigerant passes. The flow noise is increased, and the expansion valve is opened more than necessary, so that there is a problem in that the extra refrigerant flows and the power increases.
[0014]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an expansion valve that suppresses noise during startup and saves power.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention includes a power element that controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator by sensing the pressure and temperature of the refrigerant at the evaporator outlet and controlling the valve opening of the valve unit , The power element is disposed on the surface of the main body block side of the diaphragm, the upper housing and the diaphragm constituting the temperature-sensitive room, the lower housing fixed to the mounting end surface of the main body block housing the valve portion, and In the expansion valve having a center disk that transmits the displacement of the diaphragm to the valve body of the valve portion via the shaft , the lower housing faces the surface of the center disk with which the shaft is in contact. And the center disc moves in the valve opening direction of the valve portion. It has an inner wall surface that is sometimes abutted and functions as a stopper, and the portion having the inner wall surface is attached to the attachment end surface of the main body block formed flat, and the valve portion is opened from the fully closed position. The stroke of the shaft when it is changed to is set by a value obtained by subtracting the thickness of the lower housing from the protruding amount of the shaft from the mounting end surface of the main body block when fully closed, and the center disk is set to the lower housing It said valve opening when in contact with the said inner wall surface of the expansion valve is provided, wherein the was set boss to 1.0 to 1.4 times the tonnage of the flow rate that has been set.
[0016]
According to such an expansion valve, the valve opening degree when fully opened is regulated so as to flow only 1.0 to 1.4 times the flow rate of the set tonnage. Necessary and excessive amount of refrigerant does not flow. As a result, it is possible to suppress the flow noise of the refrigerant at the time of start-up and to reduce the amount of refrigerant that flows excessively.
[0017]
Further, in the expansion valve of the present invention, the center valve of the power element is brought into contact with the inner wall of the housing on the valve portion side so as to define the maximum valve opening. As a result, the stroke on the fully open side of the center disk is regulated by the housing, and the position of the contact surface of the center disk with the housing is determined only by the thickness of the housing from the reference mounting surface of the power element. Tolerance variation factors can be reduced.
[0018]
In the expansion valve of the present invention, the center disk is guided by the holder holding the end portion on the opposite side of the valve portion of the shaft in the displacement direction of the diaphragm. Thereby, since the center disk is positioned on the same axis as the shaft by the holder, when the diaphragm is displaced and moves forward and backward in the displacement direction, the peripheral edge portion does not contact the inner side wall of the housing. A stable flow rate characteristic can be obtained.
[0019]
Furthermore, in the expansion valve of the present invention, the valve seat has a taper equal to or greater than the amount of movement of the valve body in the axial direction. Thereby, it can prevent that a valve body detaches | leaves from the taper part at the time of full opening.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an expansion valve according to the present invention.
[0021]
The expansion valve 1 according to the present invention has a refrigerant pipe connection hole 3 to which a high-pressure refrigerant pipe is connected so as to receive a high-temperature and high-pressure refrigerant from a receiver / dryer at a side portion of the main body block 2, and the expansion valve 1. A refrigerant line connection hole 4 to which a low-pressure refrigerant pipe is connected so as to supply low-temperature and low-pressure refrigerant decompressed and expanded to the evaporator, and a refrigerant line connection hole 5 connected to the refrigerant pipe from the evaporator outlet, A refrigerant pipe connection hole 6 connected to the refrigerant pipe leading to the compressor is provided.
[0022]
A valve seat 7 is formed integrally with the main body block 2 in the fluid passage communicating from the refrigerant pipe connection hole 3 to the refrigerant pipe connection hole 4, and is opposed to the valve seat 7 on the upstream side of the valve seat 7. A ball-shaped valve body 8 is arranged. As a result, the gap between the valve seat 7 and the valve body 8 constitutes a variable orifice that throttles the high-pressure refrigerant, and the refrigerant adiabatically expands when passing through the variable orifice. The valve seat 7 has a taper equal to or greater than the movement amount (stroke) of the valve element 8 in the axial direction. That is, the side of the valve hole facing the valve element 8 is edge-cut to be a tapered hole, and the length (height) of the tapered hole in the axial direction is equal to or longer than the stroke of the valve element 8. It has become. Here, since the position of the minimum diameter of the tapered hole is the seating position of the valve body 8, even if the valve body 8 moves from this position to the most distant position and is fully opened, a part of the valve body 8 is tapered. It is located in the hole, thereby preventing the valve body 8 from being detached from the tapered hole when fully opened.
[0023]
Further, in the fluid passage on the refrigerant pipe connection hole 3 side, a valve body receiver 9 that receives the valve body 8 and a compression coil that urges the valve body 8 through the valve body receiver 9 in a direction in which the valve body 8 is seated on the valve seat 7. The compression coil spring 10 is received by a spring receiver 11 and an adjustment screw 12 screwed to the body block so as to adjust the load of the compression coil spring 10.
[0024]
A power element 13 is provided at the upper end of the main body block 2. The power element 13 includes a thick metal upper housing 14 and a lower housing 15, a diaphragm 16 made of a flexible metal thin plate arranged so as to partition a space surrounded by these, and a lower surface of the diaphragm 16. The center disk 17 is arranged. The space surrounded by the upper housing 14 and the diaphragm 16 constitutes a temperature-sensitive greenhouse, which is filled with two or more kinds of refrigerant gas and inert gas, and is closed by resistance welding of the metal balls 18. . The center disk 17 has a lower portion that protrudes outward in the radial direction and has a large diameter, and a lower surface that is formed flat. The inner wall surface of the lower housing 15 facing the lower surface of the projecting portion of the center disk 17 is also formed flat. The flat portion of the inner wall surface functions as a stopper that restricts the downward movement of the center disk 17 and defines the maximum valve opening of the expansion valve 1.
[0025]
A shaft 19 that transmits the displacement of the diaphragm 16 to the valve body 8 is disposed below the center disk 17. The shaft 19 is inserted into a through hole 20 formed in the main body block 2.
[0026]
The upper portion of the through hole 20 is expanded, and an O-ring 21 is disposed at the stepped portion. The O-ring 21 seals the gap between the shaft 19 and the through-hole 20 and prevents the refrigerant from leaking into the fluid passage between the refrigerant pipe connection holes 5 and 6 through the gap.
[0027]
The upper end portion of the shaft 19 is held by a holder 22 having a cylindrical portion that hangs down across the fluid passage between the refrigerant pipe connection holes 5 and 6. The lower end portion of the holder 22 is fitted into the expanded portion of the through hole 20, and the lower end surface thereof restricts the movement of the O-ring 21 toward the upper opening end of the through hole 20.
[0028]
A coil spring 23 that urges the shaft 19 from the lateral direction is disposed on the upper portion of the holder 22. By adopting a configuration in which a lateral load is applied to the shaft 19 by the coil spring 23, the axial movement of the shaft 19 does not react sensitively when there is a pressure fluctuation in the high-pressure refrigerant in the refrigerant pipe connection hole 3. Yes. That is, the coil spring 23 constitutes a vibration damping mechanism that suppresses the generation of abnormal vibration noise due to the vibration of the shaft 19 in the axial direction.
[0029]
Further, the upper portion of the holder 22 has a passage for communicating the fluid passage communicating between the refrigerant pipe connection holes 5 and 6 and the lower space of the diaphragm 16, and a shaft on the lower surface of the center disk 17. A plurality of ventilation grooves are formed in a radial pattern except for the central portion where 19 contacts, so that the refrigerant returned from the evaporator can be introduced into the room below the diaphragm 16.
[0030]
In the expansion valve 1 having the above configuration, the power element 13 detects a temperature sufficiently higher than that when the air conditioner is operating before starting the air conditioner. The diaphragm 16 is displaced downward as shown in the figure, and the center disk 17 is in contact with the stopper portion of the lower housing 15. The displacement of the diaphragm 16 is transmitted to the valve body 8 of the valve portion via the shaft 19, and the expansion valve 1 is fully opened. For this reason, since the air conditioner is started from the fully open state, the expansion valve 1 supplies the refrigerant with the maximum flow rate to the evaporator.
[0031]
As the refrigerant from the evaporator cools, the temperature in the temperature sensitive greenhouse of the power element 13 decreases and the refrigerant gas in the temperature sensitive greenhouse condenses on the inner surface of the diaphragm 16. As a result, the pressure in the temperature-sensitive room decreases and the diaphragm 16 is displaced upward, so that the shaft 19 is pushed by the compression coil spring 10 and moves upward. As a result, the valve body 8 moves to the valve seat 7 side, the flow passage area of the high-pressure refrigerant is reduced, the flow rate of the refrigerant sent to the evaporator is reduced, and the flow rate of the valve according to the cooling load is increased. Settling.
[0032]
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the stroke of the valve and the refrigeration ton.
The capacity of the expansion valve 1 is determined according to the refrigeration capacity required by the system, and generally there are a 1-ton type and a 1.5-ton type and a 2-ton type. In any type, the valve body 8 is set such that the valve opening degree is controlled in a stroke range corresponding to each refrigeration ton. The maximum valve opening at the time of start-up is set to a sufficiently large stroke A, for example, 0.8 mm, regardless of the type in the conventional expansion valve, but is specified in the expansion valve 1 of the present invention. The stroke is set to flow 1.0 to 1.4 times the tonnage flow rate. For example, in the case of a 1-ton type expansion valve, the maximum stroke is set between a stroke position B at which a flow rate satisfying a capacity of 1 ton flows and a position B ′ of the maximum valve opening at which a flow rate 1.4 times that flows. Has been.
[0033]
FIG. 3 is a diagram showing a relationship of noise at the start-up with respect to a multiple of the refrigerating capacity, and FIG. 4 is a diagram showing a change in noise immediately after the start-up of the expansion valve.
FIG. 3 shows how the noise at the time of activation of the expansion valve 1 changes depending on the change in the refrigeration capacity magnification. According to FIG. 3, it can be seen that the noise suddenly increases when the refrigeration capacity exceeds the vicinity of 1.4 times. In the expansion valve of the present invention, since the refrigerating capacity in the fully opened state is limited to 1.4 times, the noise at the time of activation can be suppressed.
[0034]
Further, the noise immediately after the start-up is greatly reduced as compared with the prior art as shown in FIG. 4 by suppressing the refrigerating capacity in the fully opened state to 1.4 times. When the refrigeration cycle is stabilized with time, the control region of the expansion valve 1 is entered, so that the noise becomes the same as the conventional one.
[0035]
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the tolerance variation. FIG. 5A shows the case of the conventional expansion valve, and FIG. 5B shows the case of the expansion valve of the present invention.
The expansion valve according to the present invention needs to reduce the maximum stroke of the shaft as compared with the conventional expansion valve. For example, in a 1-ton type expansion valve, the maximum stroke of the shaft is reduced from the conventional 0.8 mm to about 0.3 mm. For this reason, the tolerance variation of the dimension of the member that determines the stroke has a great influence, and it is necessary to suppress this. In the expansion valve of the present invention, the problem is solved by changing the stopper of the center disk 17 that determines the maximum valve opening from the holder 22 to the lower housing 15 of the power element 13.
[0036]
That is, in the conventional expansion valve, as shown in (A), the stroke S of the shaft 119 is from the position where the center disk 117 is in contact with the top surface of the holder 122 to the position shown in the figure when fully closed. . In addition, the protrusion amount of the shaft 119 when fully closed from the top surface of the main body block 102 is indicated by P. Further, the height from the stepped portion receiving the holder 122 of the main body block 102 to the top surface is A, and the height from the lower surface of the holder 122 resting on the stepped portion to the surface contacting the holder 122 when fully opened is B. The height from the surface with which the shaft 119 of the center disk 117 is in contact to the surface with which the holder 122 is in contact when fully opened is indicated by C.
[0037]
Based on the step receiving the holder 122 of the main body block 102, it is expressed as (A + P) + C = B + S, and the stroke S is S = A + P + C−B. That is, there are four parameters for determining the stroke S.
[0038]
On the other hand, in the expansion valve 1 of the present invention, the stroke S of the shaft 19 is as shown in FIG. Up to. Here, when the top surface of the main body block 2 to which the power element 13 is attached is a reference surface, and the thickness of the lower housing 15 is represented by t, the allowance P of the shaft 19 from the reference surface is P = t + S, and the stroke S Can be expressed as S = P−t. Therefore, there are two parameters for determining the stroke S, and the variation factor can be halved. Thereby, compared with the conventional expansion valve, tolerance variation can be reduced.
[0039]
In particular, when the holder 22 is made of resin, the resin expands thermally. Therefore, in the conventional expansion valve, the parameter B varies depending on the refrigerant temperature, and the value of the stroke S is a function of temperature. On the other hand, in the expansion valve of the present invention, since the parameter B is not included in the parameter for determining the stroke S, the tolerance variation can be further reduced.
[0040]
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the expansion valve according to the present invention. In FIG. 6, the same constituent elements as those shown in FIG.
[0041]
In the expansion valve 1a of this embodiment, the center disk 17 is guided by the inner wall surface of the vertical portion of the lower housing 15 in the expansion valve 1 shown in FIG. Is different.
[0042]
That is, the center disk 17 has a lower surface center portion projecting downward, and the projecting portion is inserted into a hole provided in the upper portion of the holder 22 and is guided so as to freely advance and retract in the axial direction of the shaft 19. It has become. As a result, the center disk 17 is positioned on the same axis as the shaft 19 by the holder 22, so that the diaphragm 16 moves smoothly without being caught by the lower housing 15 when the diaphragm 16 is displaced and moves forward and backward in the displacement direction. As a result, a stable flow rate characteristic can be obtained.
[0043]
The center disk 17 has a flat contact surface between the projecting portion of the shaft 19 and the stopper portion of the lower housing 15, and the contact surface with the stopper portion includes: Even when the plurality of ventilation grooves are formed radially and the center disk 17 is in the maximum valve opening state where the center disk 17 is in contact with the lower housing 15, the refrigerant returned from the evaporator passes through the ventilation grooves and passes through the diaphragm 16. It can be introduced into the room below.
[0044]
Further, in the expansion valve 1a of this embodiment, the adjustment screw 12a is also used as a spring receiver to reduce the number of parts.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the maximum valve opening is set to a flow rate that is 1.0 to 1.4 times the specified tonnage. As a result, the flow rate of the refrigerant when fully opened is limited at the time of start-up, so that noise when the refrigerant passes can be reduced, and unnecessary refrigerant does not flow unnecessarily, thus saving power. be able to.
[0046]
Further, the stroke on the valve part side of the center disk of the power element is regulated by the inner wall of the housing on the valve part side. As a result, since the parameter for determining the stroke is reduced, the tolerance variation element of the valve stroke can be reduced as compared with the conventional case.
[0047]
Furthermore, the valve seat is tapered, but the length of the tapered portion in the axial direction is equal to or longer than the stroke of the valve body. Thereby, even if the compression coil spring urging the valve body is tilted, the valve body can be prevented from being detached from the tapered hole when fully opened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an expansion valve according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a valve stroke and refrigeration tons.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship of noise at start-up with respect to a multiple of the refrigerating capacity.
FIG. 4 is a diagram showing a change in noise immediately after activation of an expansion valve.
5A and 5B are diagrams for explaining tolerance variation, in which FIG. 5A shows a case of a conventional expansion valve, and FIG. 5B shows a case of an expansion valve of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing another configuration example of the expansion valve according to the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a conventional expansion valve.
[Explanation of symbols]
1, 1a Expansion valve 2 Body block 3, 4, 5, 6 Refrigerant pipe connection hole 7 Valve seat 8 Valve body 9 Valve body receiver 10 Compression coil spring 11 Spring receiver 12, 12a Adjust screw 13 Power element 14 Upper housing 15 Lower Housing 16 Diaphragm 17 Center disk 18 Metal ball 19 Shaft 20 Through hole 21 O-ring 22 Holder 23 Coil spring

Claims

エバポレータ出口の冷媒の圧力および温度を感知して弁部の弁開度を制御することによりエバポレータに供給する冷媒の流量を制御するパワーエレメントを備え、前記パワーエレメントが、感温室を構成するアッパーハウジングおよびダイヤフラムと、前記弁部を収容している本体ブロックの取り付け端面に固定されるロアハウジングと、前記ダイヤフラムの前記本体ブロック側の面に配置されて前記ダイヤフラムの変位をシャフトを介して前記弁部の弁体に伝達させるセンターディスクとを有している膨張弁において、
前記ロアハウジングは、前記シャフトが当接されている前記センターディスクの面に対向して互いにフラットに形成されていて前記センターディスクが前記弁部の開弁方向に移動するときに当接されてストッパとして機能する内壁面を有し、この内壁面を有する部分がフラットに形成された前記本体ブロックの前記取り付け端面に取り付けられ、
前記弁部が全閉位置から開弁方向に変化するときの前記シャフトのストロークは、全閉時における前記本体ブロックの前記取り付け端面からの前記シャフトの出代から前記ロアハウジングの厚みを差し引いた値によって設定され、
前記センターディスクが前記ロアハウジングの前記内壁面に当接したときの前記弁開度は、設定されたトン数の流量の１．０〜１．４倍に設定したことを特徴とする膨張弁。A power element that controls the flow rate of the refrigerant supplied to the evaporator by sensing the pressure and temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator and controlling the valve opening degree of the valve unit, and the power element constitutes the temperature sensitive greenhouse And a diaphragm, a lower housing fixed to a mounting end face of a main body block that accommodates the valve portion, and the valve portion that is disposed on a surface of the diaphragm on the main body block side and that displaces the diaphragm via a shaft. In the expansion valve having a center disk to be transmitted to the valve body ,
The lower housing is formed to be flat with respect to the surface of the center disk with which the shaft is abutted, and is abutted and stopped when the center disk moves in the valve opening direction of the valve portion. Has an inner wall surface that functions as a part that has this inner wall surface attached to the mounting end surface of the main body block formed flat,
The stroke of the shaft when the valve portion changes from the fully closed position to the valve opening direction is a value obtained by subtracting the thickness of the lower housing from the protruding amount of the shaft from the mounting end surface of the main body block when fully closed. Set by
Said valve opening when said center disk comes into contact with the inner wall surface of said lower housing, an expansion valve, wherein was set boss to 1.0 to 1.4 times the tonnage of the flow rate that has been set .

前記センターディスクは、前記シャフトの前記弁部と反対側の端部を保持しているホルダによって前記ダイヤフラムの変位方向にガイドされていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。The expansion valve according to claim 1, wherein the center disk is guided in a displacement direction of the diaphragm by a holder that holds an end portion of the shaft opposite to the valve portion.

前記弁部は、弁座と、前記弁座に上流側から対向して配置されたボール形状の弁体と、前記弁体を弁閉方向に付勢するスプリングとを備え、前記弁座は、前記弁体の軸線方向の移動量と同じ量以上のテーパが付けられていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。The valve portion includes a valve seat, a ball-shaped valve body disposed to face the valve seat from the upstream side, and a spring that urges the valve body in a valve closing direction, The expansion valve according to claim 1, wherein the valve body has a taper equal to or greater than an amount of movement in the axial direction of the valve body.