JP4156212B2 - 膨張弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両の空調装置の冷凍サイクル中の蒸発器から送出されてコンプレッサ側に向う低圧冷媒通路内の冷媒の温度に対応して、蒸発器に供給される冷媒の量を自動的に制御するための膨張弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の膨張弁は、周知の如く、蒸発器から送出されてコンプレッサ側に向う低圧冷媒通路内の冷媒の温度変化を感知してそれによって圧力が上下する感温室と、この感温室の圧力の変化によって駆動されてコンプレッサ側から蒸発器に供給される冷媒の流量を制御する弁体及び弁体駆動部材からなる弁機構とが設けられている。
【0003】
かかる従来の膨張弁では、例えば弁体が開閉を繰り返す所謂ハンチング現象を生起するという不具合の生じることがある。
このため、従来の膨張弁として、中空状の弁体駆動部材に活性体のような吸着物質を封入し、上記不具合を防止するものが特開平5−322380号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平5−322380号公報に記載された膨張弁にあっては、感温室を構成するパワーエレメント部を弁本体に固定する手段としてねじ機構を使用するなどしており、全体として複雑な構成とならざるを得ない。したがって、膨張弁の部品コスト及び組立コストがかかるという傾向が生じている。
そこで本発明は、膨張弁を配管部材と膨張弁の機能を有するカセットユニットで構成することによって、より簡素化された構造を備える膨張弁を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の膨張弁は、空調装置の各機器に連通される配管が接続される冷媒の通路を有する配管部材と、当該配管部材に挿入されチューブ部材及びその一方の端部に形成されたフランジ部を有するカセットユニットとを備え、前記チューブ部材は、絞り加工により前記フランジ部と一体に形成され、前記フランジ部とは反対側の端部は開口し、冷媒が通過する第1、第2、及び第3の貫通穴を前記フランジ部側から順に有し、前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の間、前記第2の貫通穴と前記第3の貫通穴の間には段部が形成されて前記フランジ部と反対の側に向けて順次縮径しており、前記カセットユニットは、前記チューブ部材の前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴との間に固定されシール部材が挿入されるガイド部材と、前記チューブ部材の前記第2の貫通穴と前記第3の貫通穴との間に固定されるオリフィス部材と、前記チューブ部材の前記フランジ部とは反対側の端部と前記第3の貫通穴との間に固定されるプレート部材と、前記オリフィス部材が前記プレート部材との間に形成する弁室内に配備される弁体と、前記プレート部材に支持され前記弁体を前記オリフィス部材側へ向けて付勢するスプリングと、前記ガイド部材と前記オリフィス部材を貫通し前記弁体に当接することで前記弁体を操作するシャフト部材と、前記フランジ部に溶接される蓋部材と、当該蓋部材と前記フランジ部に挟まれてガスチャージ室を形成するダイアフラムと、当該ダイアフラムの変位を前記シャフト部材に伝達するとともに吸着剤が充填される筒状部を有するストッパ部材とを備え、前記ガイド部材及び前記オリフィス部材が前記チューブ部材の内面の段部に当接した状態で前記チューブ部材に固定され、前記配管部材における前記カセットユニットの挿入穴が挿入方向に向かって順次縮径するように段付状に形成され、前記挿入穴と前記チューブ部材の互いに対向する段部の間にシール部材が挟持され、前記配管部材に挿入された前記カセットユニットの前記蓋部材を前記配管部材に固定するリングと、前記カセットユニットの外径部と前記配管部材の内径部との間に配設されるシール部材とを備える。
【0006】
そして、配管部材の冷媒の通路の軸線は、配管のレイアウトに合わせて設定されるものである。さらに、ガイド部材、オリフィス部材及びプレート部材は、チューブ部材に対してカシメ加工により固定される構造を有する。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のカセット構造を有する膨張弁の一実施形態を示す断面図である。
全体を符号1で示す膨張弁は、別部材で構成される配管部材10と、カセットユニット100を備える。
配管部材10は、適宜の材料例えばアルミニウムで形成される本体20を有し、本体20には図示しないコンプレッサ側から供給される冷媒の配管が接続される通路30、蒸発器側(図示せず)へ向かう冷媒の配管が接続される通路32、蒸発器から戻る冷媒の配管が接続される通路34、コンプレッサ側へ戻る冷媒の配管が接続される通路36が形成される。
【0009】
本体20の中心部には、冷媒の通路に直交する方向に、段付の内径部40,42,44,46が加工される。内径部46は、有底の穴を形成する。
配管部材10の本体20の内径部に挿入されるカセットユニット100は、例えばステンレスを絞り加工等により形成するチューブ部材110を有する。チューブ部材110は、フランジ部111と一体に形成され、段付部113,115が設けられる。チューブ部材110は、フランジ部111とは反対側の端部は開口している。
【0010】
フランジ部111には、ストッパ部材140が配設され、ストッパ部材140に当接するダイアフラム130周辺部を挟んだ状態で蓋部材120が一体に溶接される。蓋部材120とダイアフラム130は感温室となるガスチャージ室122を形成し、所定のガスが充填され、栓体124により封止される。このガスチャージ室122とダイアフラム130はパワーエレメント部となり、弁体の駆動機構を構成する。ストッパ部材140の端部はフランジ部111に係止されると共にストッパ部材140の中心部は、筒状部142を形成し、筒状部142は図示しない蒸発器から送出され、コンプレッサ側に向う冷媒の通過する低圧冷媒通路を構成する通路34及び36内に配置される。そして、当て板146がダイアフラム130に載置され、溶接部W1によりストッパ部材140とダイアフラム130と当て板146は固定される。
筒状部142には、活性炭のような吸着剤144が充填され、開口部147を介してガスチャージ室122に連通する。
【0011】
チューブ部材110には、冷媒が通過する貫通穴112,114,116が形成されている。ストッパ部材140の筒状部142の底部には、シャフト部材150が当接され、ダイアフラム130、ストッパ部材140及びシャフト部材150により弁体駆動機構が構成され、シャフト部材150はガイド部材170、オリフィス部材180の開口を貫通し、弁室161内に配置される弁体160に当接する。
球形の弁体160は、支持部材162により支持され、支持部材162はスプリング164を介して固定プレート166に支持される。
【0012】
ガイド部材170にはシール部材174が挿入され、保持部材172により固定される。シール部材174は、シャフト部材150をガイドするとともに、図示しないコンプレッサ側から蒸発器へ向かう冷媒の通路32と、蒸発器から戻る冷媒の通路34との間の冷媒の漏れをシールする。ガイド部材170は円筒形の外周部を有し、チューブ部材110に対してカシメ加工部K1により固定される。オリフィス部材180と固定プレート166もそれぞれカシメ加工部K2,K3により固定される。
【0013】
カセットユニット100は、配管部材10の本体20の内径部に挿入され、止めリング50により固定される。カセット部材100と本体20の内径部との間には、3個のシール部材62,64,66が嵌着され、カセットユニット100の外周部と配管部材10の本体20の内径部との間のシール部を形成する。
【0014】
かかる構成により、蒸発器からコンプレッサ側に送出される冷媒の通路34,36内の低圧冷媒の温度がストッパ部材140を介してガスチャージ室122に伝達され、ガスチャージ室122内に封入された冷媒の圧力が変化し、この圧力変化がダイアフラム130、ストッパ部材140及びシャフト部材150により弁体160に伝達され、上記圧力変化とスプリング164の付勢力及び上記通路34,36内の冷媒圧力の釣り合う位置に弁体160が駆動されて、コンプレッサ側から供給される。冷媒の通る高圧冷媒の通路30からオリフィス部材180の開口及び通路36を経て蒸発器に送出される冷媒の流量が制御される。この際、弁体160の低圧冷媒通路の冷媒の温度変化に対する過敏な応答とを防ぐため活性炭144が用いられている。
【0015】
そして、カセットユニット100のチューブ部材110の外径部と配管部材10の本体20の内径部との間には、間隙が設けられるので配管部材10に形成する各通路30,32,34,36は自由な方向に形成することができる。
したがって、配管の自由度が向上し、空調装置のレイアウトも自由に設定することができる。
【0016】
カセットユニット100は、これ自体で膨張弁の機能の全てを備えている。
配管部材10は、膨張弁の機能を備えるカセットユニット100に対する冷媒の配管を接続する通路を備えることで、その機能を発揮するので、通路の形状、構造等は自由に設計することができる。
【0017】
しかしながら、カセットユニット100と配管部材10との間の冷媒のシール構造は、確実なシール性能を確保する必要がある。
一方、カセットユニット100のチューブ部材110は、ステンレス鋼材を深絞り加工により製造するのであるから、その加工性を考慮して種々の構成が採用される。
【0018】
図2は、本発明のカセットユニットの他の実施形態を示す断面図である。
本実施形態は、図1の構成に対して段付部を少なくした構成であり、図2において、全体を符号200で示すカセットユニットは、フランジ部211と一体のチューブ部材210を有し、チューブ部材210には段付部213が形成され、冷媒が通過する貫通穴212,214,216が設けられる。
【0019】
フランジ部211には、ストッパ部材240が配設され、ストッパ部材240に当接するダイアフラム230の周辺部を挟み、蓋部材220が一体に溶接される。蓋部材220とダイアフラム230は、感温室となるガスチャージ室222を形成し、所定のガスが充填され、栓体224により封止される。このガスチャージ室222とダイアフラム230はパワーエレメント部となり、弁体の駆動機構を構成する。ストッパ部材240の端部はフランジ部に係止されると共に、ストッパ部240中心部は筒状部242を形成し、筒状部242は、図示しない蒸発器から送出されコンプレッサ側に向う貫通穴212を通る低圧冷媒中に配置される。そして、当て板246がダイアフラム230に載置され、溶接部W1によりストッパ部材240とダイアフラム230と当て板246は固定される。
筒状部242には、活性炭のような吸着剤244が充填され、開口部247を介してガスチャージ室222に連通する。
【0020】
ストッパ部材240筒状部242の底部には、シャフト部材250が当接され、シャフト部材250は、ガイド部材270、オリフィス部材280を貫通し、弁室261内に配置される弁体260に当接され、ダイアフラム230、ストッパ部材240及びシャフト部材250により弁体駆動機構が構成される。また、オリフィス部材280は、カシメ加工部K2によりチューブ部材210に固定される。
【0021】
球形の弁体260は、支持部材262により支持され、支持部材262はスプリング264を介して固定プレート266に支持される。固定プレート266はカシメ加工部K3によりチューブ部材210に固定される。
【0022】
ガイド部材270には、シール部材274が挿入され、保持部材272により固定される。
シール部材274は、シャフト部材250をガイドするとともに、蒸発器へ向かう冷媒と蒸発器から戻る冷媒の漏れをシールする。
【0023】
ガイド部材270は、円筒形の外周部を有し、カシメ加工部K1によりチューブ部材210の円筒部に固定される。ガイド部材270に対向するチューブ部材210の外周部には、ゴム製のブッシュ部材290が嵌着される。
このゴム製のブッシュ部材290は、カセットユニット200を配管部材10に挿入したときのシール部を形成する。この際にチューブ部材210の段付部213にシール部材66a、フランジ部211の段付部215にシール部材62aを介在させる。
かかる構成によれば、図1と同様に冷媒の流量を制御でき、段付部が少なく、形成し易いチューブ部材210とすることができる。
【0024】
図3は、本発明のカセットユニットの他の実施形態を示す断面図である。
本実施形態においても、図1の実施形態と同一の作用にて冷媒の流量を制御できるのは勿論である。
図において、全体を符号300で示すカセットユニットは、フランジ部311と一体のチューブ部材310を有し、チューブ部材310には段付部313が形成され、冷媒が通過する貫通穴312,314,316が設けられる。
【0025】
フランジ部311には、ストッパ部材340が配設され、ストッパ部材340に当接するダイアフラム330周辺を挟み、蓋部材320が一体に溶接される。蓋部材320とダイアフラム330は、感温室となるガスチャージ室322を形成し、所定のガスが充填され、栓体324により封止される。このガスチャージ室322とダイアフラム330は、弁体の駆動機構を構成する。ストッパ部材340の端部はフランジ部311に係止されると共にストッパ部240の中心部は筒状部342を形成し、筒状部342は、図示しない蒸発器からコンプレッサ側に向う貫通穴312を通る低圧冷媒中に配置される。そして、当て板346がダイアフラム330に載置され、溶接部W1によりストッパ部材340とダイアフラム330と当て板346は固定される。
筒状部342には、活性炭のような吸着剤344が充填され、開口部347を介してガスチャージ室322に連通する。
【0026】
ストッパ部材340の筒状部342の底部には、シャフト部材350が当接され、シャフト部材350は、ガイド部材370、オリフィス部材380を貫通し、弁室361内に配置される弁体360に当接する。ダイアフラム、ストッパ部材及びシャフト部とから弁体駆動機構を構成する。また、オリフィス部材380は、カシメ加工部K2によりチューブ部材310に固定される。
【0027】
球形の弁体360は、支持部材362により支持され、支持部材362はスプリング364を介して固定プレート366に支持される。固定プレート366はカシメ加工部K3によりチューブ部材310に固定される。
【0028】
ガイド部材370には、シール部材374が挿入され、保持部材372により固定される。
シール部材374は、シャフト部材350をガイドするとともに、蒸発器へ向かう冷媒と蒸発器から戻る冷媒の漏れをシールする。
【0029】
ガイド部材370は、円筒形の外周部を有し、カシメ加工部K1によりチューブ部材310の円筒部に固定される。ガイド部材370に対向するチューブ部材310の外周部には、ゴム製のブッシュ部材390が嵌着される。
チューブ部材310の段付部313にゴム製のシール部材392を焼付け加工により取付ける。フランジ部311の段付部315にシール部材62aを介在させる。ゴムブッシュ部材390、シール部材392,62aはカセットユニット300を配管部材10に挿入したときのシール部を形成する。
【0030】
図4は、本発明のカセットユニットの他の実施形態を示す断面図である。
本実施形態は段付部を有しないチューブ部材を用いる構成であり、図1と同様の作用を奏するのは勿論である。
図において、全体を符号400で示すカセットユニットは、フランジ部411と一体のチューブ部材410を有し、チューブ部材410は直円筒状に形成され、冷媒が通過する貫通穴412,414,416が設けられる。
【0031】
フランジ部411には、ストッパ部材440が配設され、ストッパ部材440に当接するダイアフラム430の周辺を挟み、蓋部材420が一体に溶接される。蓋部材420とダイアフラム430は、感温室となるガスチャージ室422を形成し、所定のガスが充填され、栓体424により封止される。このガスチャージ室422とダイアフラム430は、弁体の駆動機構を構成する。ストッパ部材440の端部はフランジ部411に係止されると共に、ストッパ部材440の中心部は、筒状部442を形成し、筒状部342は、図示しない蒸発器からコンプレッサ側に向う貫通穴412を通る低圧冷媒中に配置される。そして、当て板446がダイアフラム430に載置され、溶接部W1によりストッパ部材440とダイアフラム430と当て板446は固定される。
筒状部442には、活性炭のような吸着剤444が充填され、開口部447を介してガスチャージ室422に連通する。
【0032】
ストッパ部材440の筒状部442の底部には、シャフト部材450が当接され、シャフト部材450は、ガイド部材470、オリフィス部材480を貫通し、弁室461内に配置される弁体460に当接され、ダイアフラム430、ストッパ部材440及びシャフト部材450により弁体駆動機構を構成する。また、オリフィス部材480は、カシメ加工部K2によりチューブ部材410に固定される。
【0033】
球形の弁体460は、支持部材462により支持され、支持部材462はスプリング464を介して固定プレート466に支持される。
【0034】
ガイド部材470には、シール部材474が挿入され、保持部材472により固定される。
シール部材474は、シャフト部材450をガイドするとともに、蒸発器へ向かう冷媒と蒸発器から戻る冷媒の漏れをシールする。
【0035】
ガイド部材470は、円筒形の外周部を有し、カシメ加工部K1によりチューブ部材410の円筒部に固定される。ガイド部材470に対向するチューブ部材410の外周部には、ゴム製のブッシュ部材490が嵌着される。
弁室461の外側にはゴムブッシュ部材492が嵌着される。フランジ部411の段付部415にシール部材62cを介在させる。ゴムブッシュ材490,492及びシール部材62cは、カセットユニット400を配管部材10に挿入したときのシール部を形成する。
【0036】
上述した本発明に係る膨張弁の設計の自由度について、図5〜図8を用いて説明する。なお、図5〜図8において、図1に示す実施形態と同一部分には、同一の符号を付して説明を省略する。
図5は、図1に示す実施形態の膨張弁1を蒸発器に取り付ける場合に、膨張弁1に冷媒用配管をフランジ51及び51’を用いて接続するフランジ接続の例を示す断面図であり、図において、フランジ51及び51’はそれぞれOリング52,52’及びOリング53,53’により気密に膨張弁1の配管部材10の本体20に適宜に取り付けられている。そのフランジ接続により、膨張弁1を蒸発器に接続する場合を図6に示す。
【0037】
図6は、図1に示す膨張弁1を蒸発器54に接続する場合の概要を示す図であり、図示しないコンプレッサ側よりの冷媒が配管55を介して冷媒通路30に導入され、冷媒通路32を経て配管56を介して蒸発器54に送出され、蒸発器54を経て、蒸発器54より送出される冷媒が配管57を介して冷媒通路34に流入し、冷媒通路36を経て配管58を介してコンプレッサ側に送出される。各配管55〜58はフランジ51及び51’に例えば挿入したり圧入して接続される。さらには、一体に構成してもよい。
【0038】
さらに、図7及び図8は、図1に示す実施形態の膨張弁1に配管を接続する場合に、配管部材10の本体20に直接溶接により固着するパイプ接続の例を示す図である。図7において、配管部材本体20に形成された各冷媒通路30,32,34及び36に例えばアルミ製のパイプ70,71,72及び73がそれぞれ接続され溶接個所Wにて配管部材本体20に固着される。
【0039】
図8は図7に示すパイプ接続において、パイプ70を内径部46に接続する場合を示し、配管部材本体20にコンプレッサ側からの冷媒が供給される冷媒通路30’が形成されており、内径部46に連通している。この通路30’にパイプ70’が溶接個所W’にて溶接され、配管部材本体20に固着される。なお、図8ではプレート部材166に貫通穴166’を設ける場合を示している。
【0040】
【発明の効果】
本発明の膨張弁は以上のように、空調装置の各機器と膨張弁を結ぶ配管が接続される配管部材と、配管部材に挿入される膨張弁の機能を有するカセットユニットを別部材として構成し、両者を組み合わせて膨張弁を製作するものである。
配管部材に形成される冷媒配管の接続方法及び冷媒の通路の向きは、適用される空調装置のレイアウトに合わせて自由に設定することができ、設計の自由度が向上する。
また、本発明においてはカセットユニットの構造も簡素化され、全体のコストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膨張弁の全体構造を示す断面図。
【図2】本発明の膨張弁のカセットユニットの他の例を示す断面図。
【図3】本発明の膨張弁のカセットユニットの他の例を示す断面図。
【図4】本発明の膨張弁のカセットユニットの他の例を示す断面図。
【図5】本発明の膨張弁の配管例を示す断面図。
【図6】本発明の膨張弁の配管例を示す断面図。
【図7】本発明の膨張弁の配管例を示す断面図。
【図8】本発明の膨張弁の配管例を示す断面図。
【符号の説明】
1 膨張弁
10 配管部材
20 配管部材本体
30,32,34,36 冷媒通路
100 カセットユニット
110 チューブ部材
111 フランジ部
120 蓋部材
122 ガスチャージ室
130 ダイアフラム
140 ストッパ部材
150 シャフト
160 弁体
161 弁室
166 プレート部材
170 ガイド部材
180 オリフィス部材
Claims (3)
- 空調装置に装備されて冷媒の流量を制御する膨張弁であって、
空調装置の各機器に連通される配管が接続される冷媒の通路を有する配管部材と、当該配管部材に挿入されチューブ部材及びその一方の端部に形成されたフランジ部を有するカセットユニットとを備え、
前記チューブ部材は、絞り加工により前記フランジ部と一体に形成され、前記フランジ部とは反対側の端部は開口し、冷媒が通過する第1、第2、及び第3の貫通穴を前記フランジ部側から順に有し、前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴の間、前記第2の貫通穴と前記第3の貫通穴の間には段部が形成されて前記フランジ部と反対の側に向けて順次縮径しており、
前記カセットユニットは、前記チューブ部材の前記第1の貫通穴と前記第2の貫通穴との間に固定されシール部材が挿入されるガイド部材と、前記チューブ部材の前記第2の貫通穴と前記第3の貫通穴との間に固定されるオリフィス部材と、前記チューブ部材の前記フランジ部とは反対側の端部と前記第3の貫通穴との間に固定されるプレート部材と、前記オリフィス部材が前記プレート部材との間に形成する弁室内に配備される弁体と、前記プレート部材に支持され前記弁体を前記オリフィス部材側へ向けて付勢するスプリングと、前記ガイド部材と前記オリフィス部材を貫通し前記弁体に当接することで前記弁体を操作するシャフト部材と、前記フランジ部に溶接される蓋部材と、当該蓋部材と前記フランジ部に挟まれてガスチャージ室を形成するダイアフラムと、当該ダイアフラムの変位を前記シャフト部材に伝達するとともに吸着剤が充填される筒状部を有するストッパ部材とを備え、
前記ガイド部材及び前記オリフィス部材が前記チューブ部材の内面の段部に当接した状態で前記チューブ部材に固定され、
前記配管部材における前記カセットユニットの挿入穴が挿入方向に向かって順次縮径するように段付状に形成され、前記挿入穴と前記チューブ部材の互いに対向する段部の間にシール部材が挟持され、
前記配管部材に挿入された前記カセットユニットの前記蓋部材を前記配管部材に固定するリングと、前記カセットユニットの外径部と前記配管部材の内径部との間に配設されるシール部材とを備える膨張弁。 - 前記配管部材の冷媒の通路の軸線は、配管のレイアウトに合わせて設定される請求項1記載の膨張弁。
- 前記ガイド部材、前記オリフィス部材及び前記プレート部材は、前記チューブ部材に対してカシメ加工により固定される請求項1記載の膨張弁。
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