JP5730629B2

JP5730629B2 - 膨張弁

Info

Publication number: JP5730629B2
Application number: JP2011063001A
Authority: JP
Inventors: 小林　和人; 和人小林; 隆茂木
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP2012197989A

Description

本発明は、冷凍サイクルに用いられる感温機構内蔵型の膨張弁に関する。

自動車に搭載される空調装置等に用いる冷凍サイクルにおいては、冷媒の通過量を冷媒の温度と圧力に応じて調整する感温機構内蔵型の温度膨張弁が使用されている。
特許文献１は、本出願人に係るこの種の膨張弁の一例を示す。
膨張弁の弁本体は、高圧の冷媒が導入される入口ポートと、入口ポートに連通する弁室とを有する。弁室内に配設される球状の弁部材は、弁室に開口する弁孔の入口の弁座に対向し、パワーエレメントにより駆動される弁棒により移動して、弁座との間の絞り通路の開度を制御する。
絞り通路を通った冷媒は、出口ポートから蒸発器側へ送られる。蒸発器から圧縮機側へ戻る冷媒は、弁本体に設けられた戻り通路を通過する。
弁本体の頂部には、パワーエレメントと称する弁部材の駆動機構が装備される。
パワーエレメントは、作動ガスが封入される圧力作動室を形成する上蓋部材と、作動ガスの圧力を受けて弾性変形する薄板のダイアフラムと、受け部材とで構成され、３つの部材を重ね合わせて円周部をＴＩＧ溶接手段などにより接合して形成される。
上蓋部材とダイアフラムで形成される圧力作動室には作動ガスが封入される。圧力作動室に作動ガスを封入するために、上蓋部材の頂部に穴を設け、この穴から作動ガスを注入した後に鋼球等の栓体で穴を塞ぎ、プロジェクション溶接手段などによって圧力作動室を封止する。

特開２００８−１８０４７５号公報

上記従来の膨張弁においては、パワーエレメントの圧力作動室に作動ガスを封入するために上蓋に穴を設け、この穴を封止部材で封止するため、製造に手間がかかるという問題点があった。
本発明の目的は、パワーエレメントの圧力作動室に作動ガスを封入するために設ける上蓋部材の穴と封止手段を省略することができる膨張弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の膨張弁は、高圧の液冷媒を導入する入口ポートと、該入口ポートに連通する弁室と、該弁室内に設けられた弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒を外部に向けて導出する出口ポートとを有する弁本体と、前記弁孔の入口に設けられた弁座に接離して前記弁孔を開閉する弁部材と、該弁部材を移動させる弁棒と、該弁棒を駆動するための作動ガスが封入されるパワーエレメントとを備える膨張弁であって、前記パワーエレメントは、無孔の膨出部を中央部に備える上蓋部材とダイアフラムとリング状の受け部材との各外周部を重ね合わせて、不活性ガスの雰囲気中でプロジェクション溶接で接合することによって、前記膨出部と前記ダイアフラムとの間の密閉空間に前記不活性ガスが前記作動ガスとして閉じ込められているものである。

本発明の膨張弁によれば、パワーエレメントに作動ガスを封入するための穴を設ける工程と、この穴を封止する工程が不要となるため、生産性が向上して製造コストの低減を図ることができる。

本発明の膨張弁の断面図と右側面図。本発明の膨張弁のパワーエレメントの製造工程を示す説明図。本発明の膨張弁のパワーエレメントの他の実施例を示す説明図。

図１は、本発明の膨張弁の断面図（ａ）と右側面図（ｂ）を示す。
本発明の膨張弁の弁本体１０は、アルミ合金を押出し成形して成る素材に機械加工を施して生産されるもので、高圧の冷媒が導入される入口ポート２０を有する。
入口ポート２０の奥壁には小径穴２２が設けられ、弁本体１０の長手方向に中心軸を有する弁室２４に連通している。弁室２４は同軸状に形成される弁孔２６を介して冷媒の出口ポート２８に連通している。

弁室２４と弁孔２６との間には弁座２５が形成され、弁室２４内に配設される球状の弁部材４０が弁座２５に対向する。
弁部材４０は支持部材４２により支持され、支持部材４２は、コイルスプリング４４を介して弁室２４の開口部を封鎖するプラグ５０で支持される。プラグ５０はねじ部５２により弁室２４の開口部に螺合される。プラグ５０は有底の六角穴５３にレンチを差し込んで回動できるので、プラグ５０のねじ込み量を調整することにより、弁部材体４０を支持するコイルスプリング４４のばね力を調整することができる。
プラグ５０の外周部にシール部材５４を設けて弁室２４のシールを行う。

出口ポート２８から送り出された冷媒は蒸発器へ送られ、外気と熱交換を行う。蒸発器から圧縮機側へ戻る冷媒は、弁本体１０に設けられた戻り通路３０を通過する。
弁本体１０の頂部にはパワーエレメント１００が弁本体１０の上部に形成された円筒部１２の上部をカシメ加工することにより形成されるカシメ部１２ａにより取付けられる。
パワーエレメント１００と弁本体１０の間にはシール部材６４が配設される。

パワーエレメント１００は、後述する態様で製造されるものであって、上蓋部材１１０と、リング状の受け部材１２０と、上蓋部材１１０と受け部材１２０の間に挟み込まれるダイアフラム１３０とにより構成される。
上蓋部材１１０とダイアフラム１３０で形成される圧力作動室１１２内には作動ガスが封入してある。ダイアフラム１３０の下面にはストッパ部材６２が配設され、ストッパ部材６２の移動は弁棒６０を介して弁部材４０に伝達される。弁棒６０の外周部にはばね部材６６が配設され、弁棒６０に摺動抵抗を付加して弁部材４０の振動を防止する。
弁本体１０には、弁本体１０を貫通する２本の貫通穴７０が設けられ、弁本体１０を他の部材に取付けるボルトの挿入穴として利用される。また、弁本体１０の中心部には１本の有底のねじ穴８０も形成される。

図２は、本発明の膨張弁に装備されるパワーエレメント１００の構造を示す説明図である。
上蓋部材１１０は、中央部が上方に凸に形成されて、圧力作動室１１２が設けられる。受け部材１２０は、リング状の部材であって、中央部に開口部１２２を有する。ダイアフラム１３０は硬度が高く、かつ弾性を有する薄板の部材である。これら３つの部材は例えば鋼材で形成される。

圧力作動室１１２内に作動ガスを封入する手段としては、作動ガスが充填されたチャンバー内に３つの部材を入れ、チャンバー内で３つの部材を接合して、圧力作動室１１２内に作動ガスを封入する。
上蓋部材１１０、受け部材１２０、ダイアフラム１３０の接合手段として、本発明にあってはプロジェクション溶接手段が使用される。

図２の実施例にあっては、受け部材１２０の上面に、溶接用のプロジェクションとして機能するリング状の突起１２４が形成してある。
上蓋部材１１０、ダイアフラム１３０、受け部材１２０をチャンバー内で重ねて、電極２００、２１０で挟み通電することにより、突起１２４が溶融し、３つの部材はプロジェクション溶接される。

パワーエレメント１００は以上のようにして製作されるので、圧力作動室１１２に対する作動ガスの注入作業を省略することができ、また封入口を塞ぐための栓体が不要となる。
栓体の外周部には結露が付着しやすく、腐食の原因ともなるので、塗装等の後処理が必要であるが、本発明にあっては、この後処理も不要とすることができる。

図１に示すように、本発明の膨張弁は、上述した構成を有するパワーエレメント１００を、弁本体１０の上部に形成した取付用の円筒部１２の内側に挿入し、円筒部１２の上部にカシメ加工を施してカシメ部１２ａを形成して、パワーエレメント１００を弁本体１０に確実に固定する。
パワーエレメント１００は、弾性を有するシール部材６４を押しつぶす状態でカシメ部１２ａで押圧されるので、パワーエレメント１００と弁本体１０の間は確実にシールされる。
また、パワーエレメント１００のプロジェクション溶接部をカシメ部１２ａと弁本体１０との間に挟み込むことで、プロジェクション溶接部が補強され、パワーエレメント１００の内圧が上昇しても溶接部が破損しにくくなる。

また、本実施例では、弁棒６０がストッパ部材６２を介してダイアフラム１３０に接しており、受け部材１２０がリング状であるとともにその内周部とストッパ部材１３０の外周部との間に隙間が形成されており、ストッパ部材１３０は弁本体１０に接することで開弁方向への移動が制限されるようになっている。
従来の膨張弁では、ストッパ部材が受け部材に接することによって開弁方向への移動が制限されるようになっているが、これに比べて、本実施例では、膨張弁の高さ方向の寸法を短縮することができる。
また、ストッパ部材６２と弁本体１０の間に受け部材１２０が介在しないことで、ストッパ部材６２の上下方向の位置が受け部材１２０の厚みの影響を受けなくなるので、ダイアフラム１３０の位置が安定し、個々の性能のバラツキが少なくなる。

図３は本発明の膨張弁のパワーエレメントの他の実施例を示す説明図である。
このパワーエレメント１００’は、上蓋部材１１０、ダイアフラム１３０、受け部材１２０の３つの部材で構成される点については、上述した実施例と同様である。
本実施例にあっては、プロジェクション溶接用の突起１１４を上蓋１１０側に設けてある。突起１１４はリング状のもので、電極２００、２１０でプロジェクション溶接を行い、圧力作動室１１２内に作動ガスを封止する。
本実施例においても、図１及び２の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

１０弁本体
１２円筒部
１２ａカシメ部
２０入口ポート
２２小径穴
２４弁室
２５弁座
２６弁孔
２８出口ポート
３０戻り通路
４０弁部材
４２支持部材
４４コイルスプリング
５０プラグ
５２ねじ部
５３六角穴
５４シール部材
６０弁棒
６２ストッパ部材
６４シール部材
６６ばね部材
７０貫通穴
８０ねじ穴
１００、１００’パワーエレメント
１１０上蓋部材
１１２圧力作動室
１１４突起
１２０受け部材
１２２開口部
１２４突起
１３０ダイアフラム
２００、２１０電極

Claims

高圧の液冷媒を導入する入口ポートと、該入口ポートに連通する弁室と、該弁室内に設けられた弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒を外部に向けて導出する出口ポートとを有する弁本体と、前記弁孔の入口に設けられた弁座に接離して前記弁孔を開閉する弁部材と、該弁部材を移動させる弁棒と、該弁棒を駆動するための作動ガスが封入されるパワーエレメントとを備える膨張弁であって、
前記パワーエレメントは、無孔の膨出部を中央部に備える上蓋部材とダイアフラムとリング状の受け部材との各外周部を重ね合わせて、不活性ガスの雰囲気中でプロジェクション溶接で接合することによって、前記膨出部と前記ダイアフラムとの間の密閉空間に前記不活性ガスが前記作動ガスとして閉じ込められている
ことを特徴とする膨張弁。
前記弁本体は、前記パワーエレメントが挿入される円筒部を有し、該円筒部を内側に押し曲げることにより前記パワーエレメントが前記弁本体にカシメ固定される請求項１記載の膨張弁。
前記弁棒がストッパ部材を介して前記ダイアフラムに接しており、前記受け部材がリング状であるとともにその内周部と前記ストッパ部材の外周部との間に隙間が形成されており、前記ストッパ部材は前記弁本体に接することで開弁方向への移動が制限されることを特徴とする請求項１又は２記載の膨張弁。
前記受け部材は、プロジェクション溶接用のリング状の突起を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の膨張弁。
前記上蓋部材は、プロジェクション溶接用のリング状の突起を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の膨張弁。