JP4727400B2 - 膨張弁 - Google Patents

Description

この発明は、空調装置の蒸発器（エバポレータ）に供給される冷媒の流量制御に用いられる膨張弁に関する。

従来、ルームエアコンやカーエアコンのような空気調和装置や冷凍装置に用いられる冷凍サイクルにおいては、負荷の大きさに応じて変化する蒸発器（エバポレータ）の出口側の冷媒圧力に基づいて、蒸発器への流量が制御されている。この種の膨張弁においては、膨張弁を構成する部品の精度のバラツキが存在することに起因して、部品の組み立て後に弁体を閉弁方向に付勢するばね力を設定することで流量制御の調整を行う形式の膨張弁と、ばねの調整を行うねじを設けることなく、部品の精度のバラツキを極力排除して部品の組み付け時に所期の精度を確保する形式の膨張弁とが、それぞれ提案されている。

後者の膨張弁として、本出願人は、特願２００４−２０７２５７号を提案している。

この形式の膨張弁のブロック状弁本体には、上端開口の有底穴が形成され、膨張弁の機能部品（作動棒、オリフィス、弁体、付勢ばね等）は開口端側より有底穴に投入されて組付けられる。

オリフィスは、作動棒と摺動自在に案内するガイド部材と一体化されて、有底穴の内壁
面に圧入により保持されており、この圧入保持を確実なものとするために、上記先願発明では、ガイド部材の上端部側で有底穴にカシメ加工を施す構造が採用されていた。

しかし、この構造によると、ガイド部材が段付き形状となることに加えて、カシメ代が必要となることもあって、ガイド部材が大径となり、これが設計上又は組立工程において障害となり、膨張弁の更なるスリム化、コストダウンが困難なものとなっていた。

この発明の目的は、弁本体内におけるオリフィスの位置決めを簡単に且つ確実に行うことができるようにし、組付け性に優れた膨張弁を低コストで提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による膨張弁は、コンデンサで凝縮した高圧冷媒を弁室内に導入する第１通路、前記弁室からエバポレータへ向かう冷媒が通過する第２通路及び前記エバポレータからコンプレッサへ向かう冷媒が通過する第３通路を有するブロック状の弁本体と、前記弁室内に導入される前記高圧冷媒を減圧するオリフィスと、該オリフィスに対向して配置された弁体と、該弁体を前記オリフィスに向けて付勢するばねと、前記弁体を前記オリフィスから離間する方向に移動させる作動棒と、前記エバポレータ出口側の冷媒の温度及び圧力に基づいて前記作動棒を駆動するパワーエレメントとを備えた膨張弁であって、前記弁室を有底穴により形成するとともに該有底穴と前記第２の通路との間に薄肉の壁部を形成し、前記オリフィスが前記有底穴内に圧入された状態で前記第２の通路の出口側から前記壁部をポンチ加工することにより形成される凸部を前記オリフィスに形成された凹部に係合させて前記オリフィスを前記有底穴内に固定することを特徴としている。

この膨張弁によれば、弁本体に形成された有底穴内に、オリフィス、弁体及びばねが配置されており、パワーエレメントが作動棒を介して弁体をオリフィスに対して開閉させることにより、オリフィスに形成されている流体通路を通る流量が制御される。オリフィスは有底穴内において圧入保持されており、更に抜け防止を補強するため、この圧入された状態で、オリフィスに形成されている凹部に、有底穴と第２の通路との間に形成されている薄肉の壁部を第２の通路の出口側からポンチ加工することにより弁本体に形成される凸部を係合させてオリフィスを有底穴内に固定している。オリフィスは、有底穴内において凹部と凸部の係合によって弁作動軸方向への抜け防止が補強されるので、オリフィスを有底穴内に組み付けた状態で位置決めが確実になり、弁体をオリフィスに向かって付勢するばねのばね力は所期の大きさに設定される。

この膨張弁において、前記凹部は、前記オリフィスの外周に形成された凹溝とすることができる。凹溝が凸部と係合するので、オリフィスは弁動作方向のいずれの方向にも抜け防止が補強される。係合用の凹溝は切削加工等によって容易に且つ安価に形成されるので、コストの上昇を可及的に抑えることができる。オリフィスの外周に形成した溝と凸部とを係合させることにより、有底穴内においてオリフィスの位置決めが確実になる。

この膨張弁において、前記凹部は、前記オリフィスの外周に形成された段差部とすることができる。段差部は、弁本体側に形成される凸部との間で、オリフィスを付勢するばねの力の方向に対して対抗する方向に係合するように形成される。係合用の段差部は、切削加工等によって容易に且つ安価に形成されるので、コストの上昇を可及的に抑えることができる。オリフィスの外周に形成した段差部と凸部とを係合させることにより、有底穴内においてオリフィスの抜け防止が補強され位置決めが確実になる。

上記の膨張弁において、前記凸部は、冷媒が通過する通路と前記有底穴を隔絶する壁肉の一部をポンチ加工することによって形成することができる。冷媒が通過する通路と弁有底穴とを隔絶する壁部は、加工容易な程度にまで薄肉にすることができるので、ポンチ加工によって壁肉の一部を打ち出して変形させることで、係合用の凸部を容易に形成することができる。また、そのような壁肉のポンチ加工の際に、冷媒が通過する通路を利用して加工工具を当該加工箇所に進めることができる。

上記の膨張弁において、前記有底穴内には、前記作動棒の作動を案内するガイド部材が前記オリフィスと一体構成又は別体構成として配置されている。ガイド部材をオリフィスと一体構成する場合には、部品点数を削減し、組み付け工数も少なくすることができる。

この発明による膨張弁は、上記のように、弁本体に形成された有底穴内に、オリフィス、弁体及びばねが配置されており、パワーエレメントが作動棒を介して弁体をオリフィスに対して開閉させることにより、オリフィスに形成されている流体通路を通る流量が制御される。オリフィスが有底穴内において圧入保持されている状態で、有底穴と第２の通路との間に形成されている薄肉の壁部を第２の通路の出口側からポンチ加工することで、弁本体に形成される凸部がオリフィスに形成されている凹部に係合することにより、有底穴内に圧入されているオリフィスの抜け防止を補強し弁作動軸方向の位置決めを確実にすることができる。有底穴内においてオリフィスが組み付けられるときに、弁体をオリフィスに向かって付勢するばねのばね力はオリフィスの位置によって所期の大きさに設定される。したがって、通過する冷媒の流量の制御を決定付けるばねの力を設定するため、弁本体内におけるオリフィスの位置決めを簡単に且つ確実に行うことができる膨張弁を提供することができる。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による膨張弁の実施例を説明する。図１はこの発明による膨張弁の一実施例の縦断面図、図２は図１に示す膨張弁の右側面図、図３は図１に示す膨張弁の左側面図である。

図１〜図３に示す膨張弁１は、配管１１で順次接続されているコンプレッサ４で圧縮されてコンデンサ５で凝縮され、更にレシーバ６で回収された高圧の冷媒を蒸発器８へ送る第１通路２０及び第２通路２４が弁本体２の下部に形成されており、弁本体２の上部に蒸発器（エバポレータ）８からの蒸発した低圧の冷媒がコンプレッサ４へ送られる第３通路２６が形成されている。第１通路２０と第２通路２４との間にこれら通路２０，２４を連通する有底穴３６が形成されており、有底穴３６内には、冷媒流量を制御するため、ボール状の弁体３０、弁体３０を閉鎖方向に付勢するばね３４、及びオリフィス４０を備えた弁が配設されている。更にまた、弁体３０をばね３４の付勢力に抗してオリフィス４０から離れる開弁方向に作動させるため、弁本体２を上下に貫き且つオリフィス４０を貫通する作動棒６０と、作動棒６０を作動させるパワーエレメント７０が備わっている。ばね３４によってオリフィス４０の方向に付勢されている弁体３０は、作動棒６０の作動によって開閉作動される。パワーエレメント７０は、蒸発器８の出力側の作動流体の圧力に応じて作動棒６０を作動させることで、膨張弁１は負荷の大きさに応じて開閉制御される。

有底穴３６の底方の空間は、弁体３０を支持する支持部材３２とばね３４を収容する弁室２２となっており、オリフィス４０の通路に接続している。有底穴３６の上方の空間は、作動棒６０を案内するガイド部材３５が配置されており、具体的には有底穴３６内に圧入されて、作動棒６０の上下方向の動きを案内している。この実施例では、ガイド部材３５はオリフィス４０とは別部品として構成されている。ガイド部材３５とオリフィス４０との間に形成される有底穴３６の中間の領域は、有底穴３６の全幅がオリフィス４０の通路を第２通路２４に接続する通路３８となっている。

有底穴３６は、弁本体２を貫通することで形成されてはいない。即ち、膨張弁１は、弁本体２に貫通孔が形成される形式の膨張弁のように、貫通孔にねじ調整可能なプラグをねじ込むことで、ばねの圧縮力を調整可能とした形式のものではない。

オリフィス４０は、外周に凹部としての凹溝５０が形成されている。この例では、凹溝５０は環状溝に形成されている。オリフィス４０を有底穴３６に押し込んでいって所定の深さに圧入させたとき、有底穴３６を形成している壁部５１のうち凹溝５０に対応した部分がポンチ加工によって有底穴３６の内側に打ち出されて、変形された凸部５２は凹溝５０に入り込んでかしめとなる。

凸部５２と凹部５０との係合によって、オリフィス４０は有底穴３６内において上下方向、即ち、作動棒６０の作動方向のいずれの方向にも抜け防止が補強され、有底穴３６内での位置決めが確実になる。第１通路２０及び第２通路２４内を流れる冷媒の圧力は高圧であるが、そうした圧力がオリフィス４０に作用しても、オリフィス４０の有底穴３６からの抜け防止が得られる。壁部５１は、第２通路２４と有底穴３６との間を隔絶する壁部であり、設計によってポンチ加工が可能な程度にまで薄肉に形成することができる。ポンチ加工は第２通路２４を利用して行うことができる。即ち、ポンチ等の工具を第２通路２４の開口側から挿入して、壁部５１を加工することができる。

膨張弁１では下側に開いてねじ止めされるような孔が形成されていないので、膨張弁１の組立に際して、ばね３４、支持部材３２及び弁体３０は、この順で上側から有底穴３６内に落とし込む構成となっている。これらの部品の加工精度は、予め高めておくことで、バラツキが所定の範囲内に収まるように定められる。オリフィス４０の有底穴３６内での位置決めを行うことで、ばね３４の荷重を含めて自動的に所期の組付け精度が得られる。

図４はこの発明による膨張弁の別の実施例を示す縦断面図である。側面図は、図２及び図３と同様であるので、図示を省略する。図４に示す膨張弁１ａでは、オリフィス４０とガイド部材３５が一体となった一体部品４１として構成されている。第１実施例における通路３８に相当する部分は、一体部品４１に径方向に貫通して形成される孔通路４４として形成されている。この実施例の場合、孔通路４４が第２通路２４と整列するように、一体部品４１の有底穴３６内での向きに注意する必要がある。

図５には、この発明による膨張弁の他の実施例が部分図とし示されている。この例では、凹部は、オリフィス４５の外周に形成された段差部５５で形成された凹部である。有底穴３６の壁部の変形による係合は、実施例１と同様である。ポンチによって打ち出された凸部５２が段差部５５に係合する。段差部５５は、オリフィス４５の下側が大径部５６となり、上側が小径部５７となる構造であり、オリフィス４５が弁体３０を介して付勢される方向（図で上方向）のばね力に対して、凸部５２との係合で対抗できるように形成されている。

本発明による膨張弁では、オリフィス４０，４５の有底穴３６における確実な位置決めを、オリフィスに形成した凹部と、ポンチ加工のような簡単な有底穴３６の壁面変形によって形成される凸部との係合によって簡単に得ることができる。また、オリフィスを位置決めしたそのときのばねの設定強さ等についても、自動的に簡単に得られるので、膨張弁を更に低コストで製作することができる。

この発明による膨張弁の一実施例の縦断面図である。 図１に示す膨張弁の右側面図である。 図１に示す膨張弁の左側面図である。 この発明による膨張弁の別の実施例を示す縦断面図である。 この発明による膨張弁の他の実施例を示す部分図である。

符号の説明

１，１ａ 膨張弁 ２ 弁本体
４ コンプレッサ ５ コンデンサ
６ レシーバ ８ 蒸発
１１ 配管
２０ 第１通路 ２４ 第２通路
２６ 第３通路 ３０ 弁体
３２ 支持部材 ３４ ばね
３５ ガイド部材 ３６ 有底穴
３８ 通路 ４０ オリフィス
４１ 一体部品 ４４ 孔通路
４５ オリフィス
５０ 凹部 ５１ 壁部
５２ 凸部 ５５ 段差部
５６ 大径部 ５７ 小径部
６０ 作動棒 ６１ 下端部
６２ 肩部
７０ パワーエレメント

Claims (5)

1. コンデンサで凝縮した高圧冷媒を弁室内に導入する第１通路、前記弁室からエバポレータへ向かう冷媒が通過する第２通路及び前記エバポレータからコンプレッサへ向かう冷媒が通過する第３通路を有するブロック状の弁本体と、前記弁室内に導入される前記高圧冷媒を減圧するオリフィスと、該オリフィスに対向して配置された弁体と、該弁体を前記オリフィスに向けて付勢するばねと、前記弁体を前記オリフィスから離間する方向に移動させる作動棒と、前記エバポレータ出口側の冷媒の温度及び圧力に基づいて前記作動棒を駆動するパワーエレメントとを備えた膨張弁であって、
   前記弁室を有底穴により形成するとともに該有底穴と前記第２の通路との間に薄肉の壁部を形成し、前記オリフィスが前記有底穴内に圧入された状態で前記第２の通路の出口側から前記壁部をポンチ加工することにより形成される凸部を前記オリフィスに形成された凹部に係合させて前記オリフィスを前記有底穴内に固定することを特徴とする膨張弁。
2. 前記凹部は、前記オリフィスの外周に形成された凹溝であることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
3. 前記凹部は、前記オリフィスの外周に形成された段差部であることを特徴とする請求項１に記載の膨張弁。
4. 前記有底穴内に前記作動棒を案内するガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
5. 前記ガイド部材が前記オリフィスと一体的に形成されていることを特徴とする請求項４記載の膨張弁。

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