JP6053543B2 - 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に装備されて、冷媒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。

この種の温度式膨張弁にあっては、蒸発器へ送られる冷媒の流量を制御する弁機構を備える冷媒の通路と、蒸発器から圧縮機側へ戻る冷媒の戻り通路を有する弁本体を備える。
そして、弁本体の戻り通路の上部に装備される弁体の駆動装置であるパワーエレメントにより操作される作動棒が蒸発器へ向かう冷媒の通路と戻り通路を貫通して弁室内の弁体に当接して弁の開度を制御する。

下記の特許文献１、２は、作動棒に対して直交する方向に付勢するコイルバネを備えて作動棒の振動を防止するものを開示している。
また、特許文献３は、パワーエレメントのダイアフラムの支持部材を特殊な形状として作動棒に横方向に推力を与えて防振を図るものを開示している。

特開平８−１４５５０５号公報 特開平９−２２２２６８号公報 特開２００１−９１１０６号公報

この種の温度式膨張弁にあっては、作動棒は、本体に形成される貫通穴に挿入され、摺動するので、作動棒の振動を防止する防振部材を設ける場合がある。
本発明の目的は、防振部材に作動棒を貫通穴の内壁に押しつける機能を付与することによって、コイルバネ等の余分な部材を装備することなく作動棒の振動防止を図る温度式膨張弁を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の温度式膨張弁は、エバポレータから戻ってくる冷媒の温度及び圧力に感応して冷媒の絞り・膨張を行う弁部材の弁リフトを制御するパワーエレメントを弁本体に備え、前記弁本体は、コンプレッサ及びコンデンサを経て供給される高圧冷媒用の高圧入口側流路と、該高圧入口側流路に連通する弁室と、該弁室に連通するとともに弁座を有する弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒をエバポレータに向けて導出する低圧出口側流路と、前記エバポレータから戻ってくる冷媒を通過させる戻り冷媒通路とを備える。

そして、前記弁座に対向して前記弁室内に配置される前記弁部材を開閉させるべく前記パワーエレメントの作動に追従して進退する作動棒と、該作動棒の外周に嵌装されて該作動棒の振動を防止する防振部材とが備わっており、該防振部材は、細長い板状の弾性素材を環状に弾性変形させた環状部と、弾性素材の一部に切り込みを入れて内側に折り曲げて形成する３本の防振ばねを有し、各防振ばねは、円周を３等分する位置に配置されるとともに、そのうちの１本の防振ばねのばね力は、他よりも大に設定してあることを特徴とする。

３本の防振ばねのうちの１本の防振ばねは、他より大きな幅寸法を有し、また、１本の防振ばねは、他より小さな長さ寸法を有することもできる。

次に本発明の温度式膨張弁が備える防振部材は、細長い板状の弾性素材を環状に弾性変形させた環状部と、弾性素材の一部に切り込みを入れて内側に折り曲げて形成する３本の防振ばねを有し、当該防振ばねは、円周を３等分する位置以外の位置に配置されることもできる。

本発明の温度式膨張弁は以上の手段を備えることにより、防振部材が作動棒を貫通穴の内壁に押しつけることにより摩擦抵抗を発生させて、振動を防止する。

本発明の温度式膨張弁を含む冷凍サイクルの説明図。 本発明の防振部材の折り曲げ前の平面図。 本発明の防振部材の斜視図。 防振部材の作用を示す説明図。 本発明の他の実施例の図２と同様の平面図。 防振部材の作用を示す説明図。 本発明の他の実施例の図２と同様の平面図。 防振部材の作用を示す説明図。

図１は、本発明を適用する冷凍サイクルの概要と温度式膨張弁の構成を示す説明図である。
コンプレッサ1で加圧された冷媒は、コンデンサ２で液化され、膨張弁３に送られる。
膨張弁３で断熱膨張した冷媒はエバポレータ４に送り出され、エバポレータ４で熱交換される。エバポレータ４から戻る冷媒は膨張弁３を通ってコンプレッサ１側へ戻される。

温度式膨張弁３は弁本体１０を有し、コンデンサ２からの高圧の冷媒が供給される高圧冷媒入口側通路２０に連通する弁室２２を備える。
弁室２２内には弁部材４０が弁座２４に対向して配置され、弁部材４０はサポート４２に支持され、サポート４２はスプリング４４を介して弁室２２を封止するプラグ４６で支持される。弁部材４０と弁座２４の間で流量を制御された冷媒は、弁孔２６、低圧出口側通路２８を通ってエバポレータ４へ送り出される。

エバポレータ４から出た冷媒は、弁本体１０の戻り冷媒通路３０を通過してコンプレッサ１へ戻される。弁本体１０の頂部にはパワーエレメント５０が装備されている。

パワーエレメント５０はダイアフラム５４で形成される作動ガス室５２を有し、ダイアフラム５４の下面は支持部材５６で支持される。ダイアフラム５４の下面には戻り冷媒通
路３０の冷媒が開口部３２を介して作用する。

ダイアフラム５４の変位は支持部材５６を介して作動棒６０に伝達され、作動棒６０は弁部材４０を操作する。作動棒６０は細い棒状の部材であって、弁本体１０に形成した貫通穴７０に挿入される。作動棒６０は貫通穴７０内で摺動するので、作動棒６０の振動を防止するために、防振部材挿入穴７２が形成されて防振部材挿入穴７２内に防振部材１００が嵌装される。

図２は、防振部材１００の折曲げ前の状態を示す平面図である。
防振部材１００は、細長い弾性金属板である素材板１１０にプレス加工や折り曲げ加工、湾曲加工を施して製造される部材である。

素材板１１０の長手方向の一方側の端部には舌片１１２を有し、長手方向の反対側の端部には、素材板１１０を円筒形状に湾曲させたときに舌片１１２を受け入れる舌片受け部１１４が形成される。凸部１１６は素材板１１０を円筒形状に湾曲加工するときなどに使用される。

そして、素材板１１０には３本の防振ばねとなる部位が切込みにより加工される。
第１の防振ばね１２０は切込部１２２により形成され、凸状当接部１２４がプレス加工により設けられる。第２の防振ばね１３０も切込部１３２により形成され、凸状当接部１３４が設けられる。第３の防振ばね１４０も切込部１４２により形成され、凸状当接部１４４が設けられる。

本発明に使用する防振部材１００は、第１の防振ばね１２０、第３の防振ばね１４０の幅寸法Ｗ_１に比べて第２の防振ばね１３０の幅寸法Ｗ_２が大きな寸法に形成される。

図３は、素材板１１０を円筒形状に湾曲させるとともに、第１の防振ばね１２０、第２の防振ばね１３０、第３の防振ばね１４０を内側に折り曲げて防振部材１００を完成させた状態を示す斜視図である。舌片１１２は舌片受け部１１４に重ね合わされて、外周面が滑らかな円筒部を形成する。

第１の防振ばね１２０、第２の防振ばね１３０、第３の防振ばね１４０は内側に折り曲げられるが、凸状当接部１２４、凸状当接部１３４、凸状当接部１４４は、円周を３等分した位置になるように設計されている。そして、凸状当接部１２４、凸状当接部１３４、凸状当接部１４４の頂部を結ぶ円の直径寸法は作動棒６０の直径寸法より小さな寸法に形成される。また防振部材１００の自由状態における円の中心点は素材板１１０の円筒の中心と一致するように形成される。

図４は、防振部材１００を防振部材挿入穴７２内に挿入し、カシメ加工部Ｋ_１により防振部材１００を防振部材挿入穴７２内に固定した状態を示す。
作動棒６０は、防振部材１００の第１の防振ばね１２０、第２の防振ばね１３０、第３の防振ばね１４０内に挿入されて、パワーエレメント５０の作用により上下に摺動する。作動棒６０は、第１の防振ばね１２０、第２の防振ばね１３０、第３の防振ばね１４０のばね力により支持されているので防振は抑制される。

そして、防振部材１００の第２の防振ばね１３０の幅寸法Ｗ_２は他の第１の防振ばね１２０、第３の防振ばね１４０の幅寸法Ｗ_１に比べて大きな寸法を有する。そこで第２の防振ばね１３０のばね力は第１の防振ばね１２０、第３の防振ばね１４０のばね力よりも大きな力で作動棒６０を押圧する。

そこで、作動棒６０は貫通穴７０の一方の内壁に押し付けられる状態となり、貫通穴７０の他方の内壁との間で間隙Ｇ_１が形成される。作動棒６０が貫通穴７０の内壁に押し付けられることにより、摩擦抵抗が発生し、作動棒６０の防振効果は向上する。

図５は、防振部材の他の例を示し、防振部材２００の折曲げ前の状態を示す平面図である。
防振部材２００は、細長い弾性金属板である素材板２１０にプレス加工や折り曲げ加工、湾曲加工を施して製造される部材である。

素材板２１０の長手方向の一方側の端部には舌片２１２を有し、長手方向の反対側の端部には、素材板２１０を円筒形状に湾曲させたときに舌片２１２を受け入れる舌片受け部２１４が形成される。凸部２１６は素材板２１０を円筒形状に湾曲加工するときなどに使用される。

そして、素材板２１０には３本の防振ばねとなる部位が切込みにより加工される。
第１の防振ばね２２０は切込部２２２により形成され、凸状当接部２２４がプレス加工により設けられる。第２の防振ばね２３０も切込部２３２により形成され、凸状当接部２３４が設けられる。第３の防振ばね２４０も切込部２４２により形成され、凸状当接部２４４が設けられる。

本発明に使用する防振部材２００は、第１の防振ばね２２０、第３の防振ばね２４０の長さ寸法L_１に比べて第２の防振ばね２３０の長さ寸法L_２が短い寸法に形成される。

図６は、防振部材２００を防振部材挿入穴７２内に挿入し、カシメ加工部Ｋ_１により防振部材２００を防振部材挿入穴７２内に固定した状態を示す。
作動棒６０は、防振部材２００の第１の防振ばね２２０、第２の防振ばね２３０、第３の防振ばね２４０内に挿入されて、パワーエレメント５０の作用により上下に摺動する。作動棒６０は、第１の防振ばね２２０、第２の防振ばね２３０、第３の防振ばね２４０のばね力により支持されているので防振は抑制される。

そして、防振部材２００の第２の防振ばね２３０の長さ寸法L_２は他の第１の防振ばね２２０、第３の防振ばね２４０の長さ寸法L_１に比べて小さな長さ寸法を有する。そこで、作動棒６０は第２の防振ばね２３０側に偏心して貫通穴７０の一方の内壁に押し付けられる。

この作用により、貫通穴７０の他方の内壁との間で間隙Ｇ_１が形成される。作動棒６０が貫通穴７０の内壁に押し付けられることにより、摩擦抵抗が発生し、作動棒６０の防振効果は向上する。

図７は、防振部材の他の例を示し、防振部材３００の折曲げ前の状態を示す平面図である。
防振部材３００は、細長い弾性金属板である素材板３１０にプレス加工や折り曲げ加工、湾曲加工を施して製造される部材である。

素材板３１０の長手方向の一方側の端部には舌片３１２を有し、長手方向の反対側の端部には、素材板３１０を円筒形状に湾曲させたときに舌片３１２を受け入れる舌片受け部３１４が形成される。凸部３１６は素材板３１０を円筒形状に湾曲加工するときなどに使用される。

そして、素材板３１０には３本の防振ばねとなる部位が切込みにより加工される。
第１の防振ばね３２０は切込部３２２により形成され、凸状当接部３２４がプレス加工により設けられる。第２の防振ばね３３０も切込部３３２により形成され、凸状当接部３３４が設けられる。第３の防振ばね３４０も切込部３４２により形成され、凸状当接部３４４が設けられる。

本発明に使用する防振部材３００は、素材板３１０を円筒形状に湾曲させたときに、第１の防振ばね３２０、第２の防振ばね３３０、第３の防振ばね３４０が円周を３等分した位置以外の位置に配置されている。

図８は、作動棒６０を防振部材３００の３本の防振ばね３２０、３３０、３４０の内部に挿入した状態を示す。
３本の防振ばね３２０、３３０、３４０は、円周を３等分した位置以外の位置に配置されているので、３本の防振ばねのばね力の中心は、作動棒６０の中心に一致せずに、作動棒６０に軸線に直交する方向の力F_１を与える。

この作用により、作動棒６０は貫通穴７０の一方の内壁に押し付けられて摩擦抵抗が発生し、作動棒の防振効果は向上する。

本発明の温度式膨張弁は以上のように、作動棒が挿入される防振部材が、作動棒を貫通穴の一方側へ押圧する機能を備えるので、防振性能を向上することができる。

１ コンプレッサ
２ コンデンサ
３ 温度式膨張弁
４ エバポレータ
１０ 弁本体
２０ 高圧冷媒入口側通路
２２ 弁室
２４ 弁座
２６ 弁孔
２８ 低圧出口側通路
３０ 戻り冷媒側通路
３２ 開口部
４０ 弁部材
４２ サポート
４４ スプリング
４６ プラグ
５０ パワーエレメント
５２ 作動ガス室
５４ ダイアフラム
５６ 支持部材
６０ 作動棒
７０ 貫通穴
７２ 防振部材挿入穴
１００、２００、３００ 防振部材
１１０、２１０、３１０ 素材板
１１２、２１２、３１２ 舌片
１１４、２１４、３１４ 舌片受け部
１１６、２１６、３１６ 凸部
１２０、２２０、３２０ 第１の防振ばね
１２２、２２２、３２２ 切込部
１２４、２２４、３２４ 凸状当接部
１３０、２３０、３３０ 第２の防振ばね
１３２、２３２、３３２ 切込部
１３４、２３４、３３４ 凸状当接部
１４０、２４０、３４０ 第３の防振ばね
１４２、２４２、３４２ 切込部
１４４、２４４、３４４ 凸状当接部

Claims (4)

1. エバポレータから戻ってくる冷媒の温度及び圧力に感応して冷媒の絞り・膨張を行う弁部材の弁リフトを制御するパワーエレメントを弁本体に備える温度式膨張弁であって、
   前記弁本体は、コンプレッサ及びコンデンサを経て供給される高圧冷媒用の高圧入口側流路と、該高圧入口側流路に連通する弁室と、該弁室に連通するとともに弁座を有する弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒をエバポレータに向けて導出する低圧出口側流路と、前記エバポレータから戻ってくる冷媒を通過させる戻り冷媒通路とを備え、
   前記弁座に対向して前記弁室内に配置される前記弁部材を開閉させるべく前記パワーエレメントの作動に追従して進退する作動棒と、該作動棒の外周に嵌装されて該作動棒の振動を防止する防振部材とが備わっており、
   該防振部材は、細長い板状の弾性素材を環状に弾性変形させた環状部と、弾性素材の一部に切り込みを入れて内側に折り曲げて形成する３本の防振ばねを有し、
   各防振ばねは、円周を３等分する位置に配置されるとともに、そのうちの１本の防振ばねのばね力は、他よりも大に設定してあることを特徴とする温度式膨張弁。
2. １本の防振ばねは、他より大きな幅寸法を有することを特徴とする請求項１記載の温度式膨張弁。
3. エバポレータから戻ってくる冷媒の温度及び圧力に感応して冷媒の絞り・膨張を行う弁部材の弁リフトを制御するパワーエレメントを弁本体に備える温度式膨張弁であって、
   前記弁本体は、コンプレッサ及びコンデンサを経て供給される高圧冷媒用の高圧入口側流路と、該高圧入口側流路に連通する弁室と、該弁室に連通するとともに弁座を有する弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒をエバポレータに向けて導出する低圧出口側流路と、前記エバポレータから戻ってくる冷媒を通過させる戻り冷媒通路とを備え、
   前記弁座に対向して前記弁室内に配置される前記弁部材を開閉させるべく前記パワーエレメントの作動に追従して進退する作動棒と、該作動棒の外周に嵌装されて該作動棒の振動を防止する防振部材とが備わっており、
   該防振部材は、細長い板状の弾性素材を環状に弾性変形させた環状部と、弾性素材の一部に切り込みを入れて内側に折り曲げて形成する３本の防振ばねを有し、
   各防振ばねは、円周を３等分する位置に配置されるとともに、そのうちの１本の防振ばねは、他より小さな長さ寸法を有することを特徴とする温度式膨張弁。
4. エバポレータから戻ってくる冷媒の温度及び圧力に感応して冷媒の絞り・膨張を行う弁部材の弁リフトを制御するパワーエレメントを弁本体に備える温度式膨張弁であって、
   前記弁本体は、コンプレッサ及びコンデンサを経て供給される高圧冷媒用の高圧入口側流路と、該高圧入口側流路に連通する弁室と、該弁室に連通するとともに弁座を有する弁孔と、該弁孔で膨張した冷媒をエバポレータに向けて導出する低圧出口側流路と、前記エバポレータから戻ってくる冷媒を通過させる戻り冷媒通路とを備え、
   前記弁座に対向して前記弁室内に配置される前記弁部材を開閉させるべく前記パワーエレメントの作動に追従して進退する作動棒と、該作動棒の外周に嵌装されて該作動棒の振動を防止する防振部材とが備わっており、
   該防振部材は、細長い板状の弾性素材を環状に弾性変形させた環状部と、弾性素材の一部に切り込みを入れて内側に折り曲げて形成する３本の防振ばねを有し、
   当該防振ばねは、円周を３等分する位置以外の位置に配置されることを特徴とする温度式膨張弁。