JP4335713B2 - 温度式膨張弁 - Google Patents

Description

本発明は、カーエアコン等の空調装置の温度に応じて蒸発器（エバポレータ）へ供給される冷媒の流量を制御する温度式膨張弁に関する。

図５は、従来技術（下記特許文献１参照）に係る温度式膨張弁の縦断面図である。全体を符号１００で示す温度式膨張弁は角柱形状の弁本体１１０を具備し、該弁本体１１０には空調装置の圧縮機側から送られてくる高圧の冷媒を導入する通路１２０が形成され、該通路１２０に連通する弁室１２２が弁本体１１０の下部内部に形成される。

上記弁室１２２は、弁座１２４を介して通路１２０から通路１２６に連通し、通路１２６からは蒸発器側へ冷媒を送出する。弁室１２２内には、弁座１２４に対向して球形の弁体１３０が装備され、弁体１３０は弁体受け部材１３２により支持される。また、弁体受け部材１３２は、スプリング１３４を介して調節ネジとなるナット部材１３６により支持される。ナット部材１３６は、弁本体１１０に対してねじ部１３７により螺合され、六角穴１３８を利用してレンチ等の工具によりねじ込まれる。

このナット部材１３６のねじ込み量により弁体１３０を支持するスプリング１３４のばね力を調整することにより弁体１３０を閉弁方向に付勢することができる。ナット部材１３６には、シール部材１３９が取付けられ、弁室１２２内から冷媒が漏出することを防止する。

弁本体１１０には、蒸発器側から圧縮機側へ戻る冷媒の戻り通路１２８が通路１２６と平行に形成される。弁体１３０は、弁本体１１０の中心部を貫通する作動棒１４０により操作される。作動棒１４０の上端はストッパ部材１５０に挿入され、その下端は弁体１３０に当接する。

作動棒１４０と弁本体１１０の間には、シール部材１４２が装備され、冷媒の送り出し通路１２６と冷媒の戻り通路１２８との間のシールを形成している。ストッパ部材１５０は、全体を符号１６０で示すパワーエレメントと称する駆動装置内に装備される。パワーエレメント１６０は、上蓋１６１と下蓋１６２とからなる円盤形状のキャン体１６３を有し、キャン体１６３は下蓋１６２のねじ部１６４により弁本体１１０の上部に螺合されると共にストッパ部材１５０は、その周辺部が下蓋１６２に支持される。

キャン体１６３内には、ダイアフラム１６６が設けられ、その周辺部が上蓋１６１と下蓋１６２とによって挟み込まれて溶接により固着されており、上部圧力室１６８と下部圧力室１６９が形成される。上部圧力室１６８内には作動流体が充填され、栓体１７０により封止される。冷媒の戻り通路１２８内を通過する冷媒の圧力は、ストッパ部材１５０の下面に作用し、冷媒の温度は作動棒１４０を介してストッパ部材１５０へ伝達され、ダイアフラム１６６を介して上部圧力室１６８内の作動流体に伝達される。

上部圧力室１６８内の圧力により、ダイアフラム１６６は変位し、その変位量は作動棒１４０を介して弁体１３０を作動させ、通路１２０を流れる冷媒を減圧膨張させ、弁座１２４を形成する絞り通路の開口面積を調整し、蒸発器側へ流入する冷媒の流量を制御する。

かかる従来技術の温度式膨張弁においては、弁受け部材、スプリング及び調節ネジ等の多くの部品点数を要しており、温度式膨張弁の小型化及び軽量化の達成を困難にしていた。また、弁室より調節ネジ部分を通して冷媒の漏れる不具合の生ずるおそれがあった。
そこで、上記温度式膨張弁の小型化、軽量化の要請に応じ、構造を簡素化し、部品点数を削減した温度式膨張弁が発明されている。

図６は、その第２の従来技術（下記特許文献２参照）に係る温度式膨張弁の縦断面図である。全体を符号２００で示す温度式膨張弁のハウジングを構成する弁本体２１０の下部側には、空調装置の圧縮機側から送られてくる高圧の冷媒を受け入れる第１の通路２２０が形成される。

この第１の通路２２０は、有底の穴であって、その底部近傍は弁室２２２が形成される。弁室２２２は、弁本体２１０内に第１の通路２２０と垂直に形成された絞り通路を形成する穴２１６に圧入される弁座部材２１１を介して第１の通路２２０と平行に弁本体２１０内に形成された第２の通路２２６に連通し、第２の通路２２６は蒸発器側へ冷媒を送出する。弁本体２１０の上部側には、第２の通路２２６に平行して設けられる第３の通路２２８が形成される。第３の通路２２８は、弁本体２１０を貫通し、蒸発器側から圧縮機側へ戻る冷媒が通過する。

弁室２２２内には、球形の弁体２３０が第１の通路２２０の上流側から絞り通路に対向配設され、弁体２３０は作動棒２３２の下端と溶接により固着されている。作動棒２３２は、弁本体２１０の縦穴２１４内を摺動し、作動棒２３２に設けられるシール部材２３４が第２の通路２２６と第３の通路２２８の間のシールを形成する。作動棒２３２は、弁本体２１０の穴２１２を貫通し、その上端２３６はストッパ部材２４０に当接される。

全体を符号２６０で示すパワーエレメントは、上蓋２６３と下蓋２６３′とからなるキャン体２６２を有し、キャン体２６２は下蓋２６３′のねじ部２６４により本体２１０の上端に螺合されると共にストッパ部材２４０はその周辺部が下蓋２６３′により支持される。キャン体２６２には、ダイアフラム２６６が設けられ、その周辺部は上蓋２６３と下蓋２６３′とによって挟み込まれており、溶接により共に固着され、上部圧力室２６８と下部圧力室２６９が形成される。上部圧力室２６８内には作動流体例えば冷媒が充填され、栓体２７０により封止される。

ストッパ部材２４０の上面はダイアフラム２６６に当接し、ストッパ部材２４０の下面に当接する作動棒２３２の上端２３６の段部と穴２１２を形成する弁本体２１０の突起部２１３との間には、コイルスプリング２４２が配設され、そのばね力は作動棒２３０を介してストッパ部材２４０を上部圧力室２６８側に向けて付勢する。ストッパ部材２４０の下面は凹部２４１が形成され、凹部２４１の底面と作動棒２３２の上端２３６が当接する。

第３の通路２２８を通過する蒸発器側から圧縮機側へ戻る冷媒は、弁本体２１０の穴２１２を通ってストッパ部材２４０の下面に圧力を伝達する。作動棒２３２は、感温部材として機能して、第３の通路２２８を通過する冷媒の温度をストッパ部材２４０、ダイアフラム２６６を介して上部圧力室２６８内の作動流体に伝達する。上部圧力室２６８内の圧力とストッパ部材２４０の下面に作用する圧力とつり合う位置に作動棒２３２は変位して、弁体２３０により絞り通路の開口面積を調整して、第１の通路２２０を通過し、第２の通路２２６から蒸発器側へ送り出される冷媒の流量を制御する。

しかしながら、第２の従来技術においても開弁特性を微調整し、いわゆる過熱度を設定することが望まれている。

また、前記開弁特性を調整するため、コイルスプリング２４２のばね力を変える必要があり、このため自由長の異なるコイルスプリングを用意しなければならない。
特開２００１−５０６１７号公報 特開２００２−３１０５３８号公報

本発明は、前記従来技術の問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、オリフィスの冷媒通過量を調整する弁部材において、開弁方向に押圧する押圧部材の押圧力の調整を、押圧部材の突出量の調整によって開弁特性を可変とさせることができる温度式膨張弁を提供することにある。

本発明は、上記課題を達成するために、下記の手段を講じた。
請求項１記載の温度式膨張弁は、弁本体と、該弁本体内に設けられるオリフィス部を開閉する弁体と、該弁体を閉方向に付勢するスプリングと、前記弁体を開方向に移動させる作動棒と、該作動棒を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメントと、前記作動棒が軸方向に移動可能に螺着されるとともに前記ダイアフラムの変位を規制するストッパ部材と、を具備する温度式膨張弁において、前記パワーエレメントを前記弁本体に装着した状態で前記作動棒を回転させることにより、前記作動棒の前記ストッパ部材に対する軸方向位置を変更可能としたことを特徴とする。

請求項２記載の温度式膨張弁は、請求項１記載の温度式膨張弁において、前記ストッパ部材を二部材で構成し、該二部材を前記作動棒の移動方向において相対距離を変更可能としたことを特徴とする。

請求項３記載の温度式膨張弁は、請求項２記載の温度式膨張弁において、前記二部材を螺合させたことを特徴とする。

本発明は、上記構成により下記の効果を奏する。即ち、
請求項１記載の発明によれば、作動棒をストッパ部材に対して螺着する、即ちネジ結合するという簡単な手段で、移動可能に連結しているとともに軸方向位置を変更可能としている。ストッパ部材は、パワーエレメントにおいてダイアフラムの変位を規制しており、変位が規制されるまではダイアフラムの変位に追従しているので、作動棒を回転させるという簡単な操作によってストッパ部材に対する軸方向位置を変更可能とすることで、ダイアフラムの変位による作動棒を介した弁体の押圧の程度を変更し、弁体の開閉の程度を調節することができる。また、スプリング側の調整を不要としたことで、弁体の気密性の向上と、弁本体の構成を簡略化することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、比較的径の大きいストッパ部材により、弁体を開閉調節できるから、その操作が容易となり、また、二部材の結合関係も安定する。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、二部材の螺合、即ち、ネジ結合という簡単な手段で、弁体の開閉調節を実現できる。

以下、本発明の実施例１，２について図面を用いて説明するが、該説明中において、上・下・左・右という表現を用いることがあるが、実際の実施例においては、必ずしもこの位置関係にあるとは限らないことを付言しておく。

図１は、本発明に係る実施例１の縦断面図、図２は同実施例１の温度式膨張弁の要部縦断面図であり、この図に基づいて説明する。
全体を符号１で示す温度式膨張弁は、アルミ合金等でつくられる外面が角柱形状で中心部に円孔を有する弁本体１０を有し、弁本体１０には、高圧の冷媒が流入する第１の通路２０が設けられる。第１の通路２０は、有底２２ａの弁室２２に連通し、弁室２２の開口部にガイド部材３５と一体に形成されたオリフィス部４０が圧入固着される。また、弁室２２内には、球状の弁体３０が支持部材３２に溶接によりとりつけられて配置され、支持部材３２は、スプリング３４により弁体３０を常時オリフィス部４０に向けて付勢する。

弁本体１０に設けられる筒状のガイド部材３５は、その中心部に作動棒孔３６が形成されるガイド部３７と、その外周部には段部３８を有し、該段部３８を介して一体に形成された円柱状の径大部３９と、弁本体１０に対してガイド部３７の径大部に通路４３を介して一体に形成されたオリフィス部４０とからなり、弁本体１０に形成された段部１３と、ガイド部材３７の段部３８とが面接触により当接し、ガイド部材３５は正確に位置決めされて固着され、かかる段部３８と段部１３との面接触によりシール性が確保される。

また、ガイド部材３５の下部に形成された第２の通路２４に連通する通路４３を介して形成されるオリフィス部４０は、中央部に上記弁室２２と上記通路４３とを連通させる絞り部４２を有し、弁体３０との間で冷媒の流路を形成する。オリフィス部４０を通過した冷媒は、通路４３を経て第２の通路２４から図示しない蒸発器側へ送り出される。蒸発器から戻る冷媒は、第３の通路２６を通って図示しない圧縮機側へ送られる。

ガイド部３７の上部には段付穴１４が形成され、該段付穴１４内の防振部材５０が作動棒６０外周に装着され、作動棒６０の振動を防止する。
本実施例のガイド部材３５は弁本体１０によりカシメ固定されると共に、ガイド部材３５のオリフィス部４０は圧入により弁本体１０に固定されるので、ガイド部材３５は弁本体１０に確実に固定される。しかも、オリフィス部４０は圧入されることにより、シール性を確保して固定される。

弁本体１０の弁室２２の反対側の端部（上端部）には、パワーエレメント（弁体の駆動装置）７０が取り付けられる。パワーエレメント７０は、上蓋７２ａと下蓋７２ｂが一体に溶接されたキャン体７２を有し、上蓋７２ａと下蓋７２ｂの間には、ダイアフラム８０が挟み込まれる。キャン体７２は、ねじ部７４で弁本体１０に固着され、シール部材７６でシールされる。ダイアフラム８０と上蓋７２ａとの間には、圧力室８２が形成され、作動流体が充填されて、栓体８４により封止される。

ダイアフラムの圧力室８２の反対側（下部）には、ストッパ部材９０が配接される。第３の通路２６の冷媒は開口部１２を介してストッパ部材の裏面に導入される。ストッパ部材９０は、ダイアフラム８０の変位に追従して上下に摺動する。ストッパ部材９０は、作動棒６０に連結され、作動棒６０の先端（下端）は弁体３０に当接する。ダイアフラム８０の変位は、作動棒６０を介して弁体３０をスプリング３４による付勢力に抗して押圧し、オリフィス部４０との間の流路面積を制御する。また、ストッパ部材９０の上面にはダイアフラム当接面９１が形成され、また、その周部には外延部９２が形成されて、上記下蓋７２ｂの内面に形成される受け部７２ｃに当接するように形成される。

次に、図２を用いて、ストッパ部材９０に対する作動棒６０の設定位置調整手段について説明する。
上記ストッパ部材９０の下部には一体的に円筒状の連結筒部９３が形成され、この連結筒部９３の内周には雌ネジ部９４ａが形成され、また、この中心部の孔９４内には、上記作動棒６０の上端部に形成された径小部６２外周の雄ネジ部６３が螺合される。そして、この作動棒６０の回転により、孔９４から径小部６２を出入りさせてストッパ部材９０に対する作動棒６０の軸方向の相対位置を調整することができる。

また、上記第３の通路２６に面する作動棒６０の外周部には、作動棒６０の回転操作を容易にするために、横断面４角形或いは６角径の操作部６１が形成されている。したがって、ストッパ部材９０に対して作動棒６０を上下に調節させたいときは、空調装置に本発明に係る温度式膨張弁１をセッティングする前、或いは、セッティング後において、第３の通路２６を介して前記操作部６１に回転工具をあてがって、作動棒６０を回転操作すればよい。
そして、この調整により、作動棒６０のオリフィス部４０に対する下方（弁体３０側）への突出量が設定され、また、弁体３０への押圧量も設定されることになる。

次に、この温度式膨張弁の組立手順を説明する。
まず、弁本体１０のパワーエレメント７０をとりつける側の開口部１２を介して有底の弁室２２内に、スプリング３４と弁体３０が溶接された支持部材３２を挿入する。

次に、防振部材５０がとりつけられ、且つ作動棒６０が挿入されたガイド部材３５を開口部１２から挿入し、弁本体１０の段付穴１４に圧入する。ガイド部材３５は、段部１３により軸方向に位置決めされ、カシメ加工（カシメ部１１）が施されて固着される。

最後にパワーエレメント７０の組立体を弁本体１０に装着する。この装着はねじ部７４を弁本体１０側のねじ部に螺合して行うが、このとき、ストッパ部材９０側の孔９４を作動棒６０の径小部６２の上端にあてがって回転させ、パワーエレメント７０の組立体を弁本体１０に確実に装着したあとで、作動棒６０の回転により、作動棒６０の位置設定を行えばよい。
以上のように、本発明は、スプリング３４による無調整型の温度式膨張弁であっても、作動棒６０の突出量（弁体に対する押圧量）の調整を可能とすることで、スプリング３４による無調整型の温度式膨張弁のメリットを保持させながら、弁体の開閉量の調整を行わせることができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。図３は本発明に係る実施例２の縦断面図、図４は同実施例２の温度式膨張弁の要部縦断面図であり、この図に基づいて説明する。なお、本実施例において、図１，２記載の実施例１と同一構成部分には、同一符号を付すことにより、その説明を省略する。

図４に示すように、ダイアフラムの圧力室８２の下部には、ストッパ部材９０が配接される。このストッパ部材９０の特徴は、上下（ストッパ部材９０の移動方向）に二分割されて、作動棒６０の軸方向に接離可能な二つの部材としての上方のダイアフラム当接部９０ａと下方の調整部９０ｂとからなり、ダイアフラム当接部９０ａの下面には孔９５が形成され、その内周部には雌ネジ９５ａが形成されている。また、調整部９０ｂの周部には前記雌ネジ９５ａと螺合可能な雄ネジ９６が形成され、更に、調整部９０ｂの下方には、連結筒部９３が下方に延設されている。そして、この連結筒部９３の中心の孔９４には、作動棒６０の上端部が挿入・固定されるようになっている。

また、上記連結筒部９３の下端部は第３の通路２６まで延設され、調整部９０ｂの回転操作部９３ａを構成している。そして、操作部９３ａを工具等で回転することで、ダイアフラム当接部９０ａに対して調整部９０ｂを上下させ、作動棒６０を上下調整可能に構成している。
上記構成において、第３の通路２６の冷媒は開口部１２を介してストッパ部材９０の裏面に導入される。ストッパ部材９０は、ダイアフラム８０の変位に追従して上下に摺動する。ストッパ部材９０は、作動棒６０に連結され、作動棒６０の先端（下端）は弁体３０に当接する。ダイアフラム８０の変位は、作動棒６０を介して弁体３０を上下させ、オリフィス部４０との間の流路面積を制御する。

次に、実施例２における温度式膨張弁の組立手順は、実施例１ではストッパ部材９０にたいする作動棒６０の相対位置調整は作動棒６０の回転により行うが、実施例２においては、調整部９０ｂを上下させることで作動棒６０を上下位置の調整を行う。

以上のように、本発明は、実施例１或いは実施例２でも理解できるように、スプリングによる無調整型の温度式膨張弁であっても、作動棒６０の突出量（弁体に対する押圧量）の調整を可能とすることで、スプリングによる無調整型の温度式膨張弁のメリットを保持させながら、開弁特性の調整を行わせることができる。

本発明の実施例１に係る温度式膨張弁の縦断面図。 同実施例１の温度式膨張弁の要部縦断面図。 本発明の実施例２に係る温度式膨張弁の縦断面図。 同実施形例２の温度式膨張弁の要部縦断面図。 従来技術１に係る温度式膨張弁の縦断面図。 従来技術２に係る温度式膨張弁の縦断面図。

符号の説明

１・・温度式膨張弁（本発明） １０・・弁本体 １１・・カシメ部
１２・・開口部 １３・・段部 １４・・段付穴 １５・・段部
２０・・第１の通路 ２２・・弁室 ２２ａ・・有底 ２４・・第２の通路
２６・・第３の通路 ３０・・弁体 ３２・・支持部材 ３４・・スプリング
３５・・ガイド部材 ３６・・作動棒孔 ３７・・ガイド部 ３８・・段部
３９・・径大部４０・・オリフィス部 ４２・・絞り部 ４３・・通路
５０・・防振部材

６０・・作動棒 ６１・・操作部 ６２・・径小部 ６３・・雄ネジ部
７０・・パワーエレメント（駆動装置）７２・・キャン体 ７２ａ・・上蓋
７２ｂ・・下蓋 ７２ｃ・・受け部 ７４・・ねじ部 ７６・・シール部材
８０・・ダイアフラム ８２・・圧力室 ８４・・栓体
９０・・ストッパ部材 ９０ａ・・ダイアフラム当接部 ９０ｂ・・調整部
９１・・ダイアフラム当接面 ９２・・外延部
９３・・連結筒部 ９３ａ・・操作部 ９４・・孔 ９４ａ・・雌ネジ部
９５・・孔 ９５ａ・・雌ネジ・・ ９６・・雄ネジ

１００・・温度式膨張弁（従来） １１０・・弁本体 １２０・・通路
１２２・・弁室 １２４・・弁座 １２６・・通路 １２８・・戻り通路
１３０・・弁体 １３２・・弁体受け部材 １３４・・スプリング
１３６・・ナット部材 １３７・・ねじ部 １３８・・六角穴
１３９・・シール部材 １４０・・作動棒 １４２・・シール部材
１５０・・ストッパ部材 １６０・・パワーエレメント １６１・・上蓋
１６２・・下蓋 １６３・・キャン体 １６４・・ねじ部
１６６・・ダイアフラム １６８・・上部圧力室 １６９・・下部圧力室
１７０・・栓体

２００・・温度式膨張弁（従来） ２１０・・弁本体 ２１１・・弁座部材
２１２・・穴 ２１３・・突起部 ２１４・・縦穴 ２１６・・穴
２２０・・第１の通路 ２２２・・弁室 ２２６・・ダイアフラム
２２６・・第２の通路 ２２８・・第３の通路 ２３０・・弁体
２３２・・作動棒 ２３４・・シール部材 ２３６・・上端
２４０・・ストッパ部材 ２４１・・凹部 ２４２・・コイルスプリング
２６０・・パワーエレメント ２６２・・キャン体 ２６３・・上蓋
２６３′・・下蓋 ２６４・・ねじ部 ２６６・・ダイアフラム
２６８・・上部圧力室 ２６９・・下部圧力室 ２７０・・栓体

Claims (3)

1. 弁本体と、該弁本体内に設けられるオリフィス部を開閉する弁体と、該弁体を閉方向に付勢するスプリングと、前記弁体を開方向に移動させる作動棒と、該作動棒を駆動するダイアフラムを有するパワーエレメントと、前記作動棒が軸方向に移動可能に螺着されるとともに前記ダイアフラムの変位を規制するストッパ部材と、を具備する温度式膨張弁において、前記パワーエレメントを前記弁本体に装着した状態で前記作動棒を回転させることにより、前記作動棒の前記ストッパ部材に対する軸方向位置を変更可能としたことを特徴とする温度式膨張弁。
2. 前記ストッパ部材を二部材で構成し、該二部材を前記作動棒の移動方向において相対距離を変更可能としたことを特徴とする請求項１記載の温度式膨張弁。
3. 前記二部材を螺合させたことを特徴とする請求項２記載の温度式膨張弁。

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