JPH08193769A - 温度式膨張弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取付け姿勢に左右されることなく、外部温度
の影響による作動不良を防止した温度式膨張弁１の提
供。 【構成】 弁ブロック８の上端部に固定された受け座１
１には、ダイヤフラム１２とハウジング１３とで形成さ
れる感温室１４が設けられている。この感温室１４に
は、感温室１４に封入された飽和蒸気ガスが凝縮して液
化した時に、その凝結した液滴を溜めて保持する液溜め
室１６が設けられている。この液溜め室１６は、外周部
がダイヤフラム１２とハウジング１３との間に挟持され
て取り付けられた区画プレート１７により形成されてい
る。区画プレート１７は、ダイヤフラム１２と密着する
外周部に対して、中央部全体がハウジング１３側へ凸形
状とされて、ダイヤフラム１２との間に偏平な空間を形
成し、この空間が液溜め室１６とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒蒸発器より流出す
る冷媒の温度に対応して冷媒蒸発器へ送られる冷媒流量
を調節する温度式膨張弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図８に示すように、弁ブロッ
ク１１０の端部に感温室１２０を設けて、この感温室１
２０に飽和蒸気ガスを封入したガスチャージ膨張弁１０
０がある。この膨張弁１００は、流れる冷媒より高温の
雰囲気中に配置されるため、感温室１２０を形成する各
壁面の中ではダイヤフラム１３０面が最も低温となる。
従って、ロッド１４０を介してダイヤフラム１３０に伝
達される冷媒温度が低下すると、感温室１２０に封入さ
れた飽和蒸気ガスは、ダイヤフラム１３０の内表面に凝
縮して液化する。

【０００３】従って、ダイヤフラム１３０が感温室１２
０の下面となるように膨張弁１００が配置されていれば
何ら問題はないが、それ以外の場合、例えばダイヤフラ
ム１３０が感温室１２０の上面となるように膨張弁１０
０が配置されていると、ダイヤフラム１３０で凝結した
液滴が感温室１２０を形成する外壁部材１５０の内表面
に落下する。この外壁部材１５０は、高温の雰囲気中に
晒されされていることから、落下した液滴が再び蒸発気
化することで、感温室１２０内の圧力が急上昇する。し
かし、その圧力に比べてダイヤフラム１３０面の温度に
よる飽和蒸気圧の方が低いため、ダイヤフラム１３０の
内表面で再び凝結する。

【０００４】その結果、感温室１２０内の圧力が周期的
に変動して弁機構１６０が動作し、それに伴って冷凍サ
イクルを流れる冷媒流量が絶えず変動するため、冷凍サ
イクルが不安定な状態になってしまう。このため、この
種の膨張弁１００では、ダイヤフラム１３０が常に感温
室１２０の下面となるように膨張弁１００を配置する必
要があり、膨張弁１００の取付け姿勢が限定されてしま
う。

【０００５】そこで、特開平５−２６５４１号公報で
は、ダイヤフラムの内表面に液滴を吸着する吸着手段を
付加した膨張弁が提案されている。これによれば、凝結
した液滴が吸着手段に吸着されて常にダイヤフラムの表
面部分に保持されるため、たとえダイヤフラムが感温室
の上面となるように膨張弁が配置されても、凝結した液
滴が落下して再蒸発することはない。従って、膨張弁の
取付け姿勢が限定されることはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にダイヤフラムの内表面に吸着手段を付加した構造で
は、吸着手段として使用する吸着材がダイヤフラムから
剥がれる虞があり、その場合、所望の効果が得られなく
なる。また、剥がれた吸着材が落下してダイヤフラムと
外壁部材との間に入り込むと、ダイヤフラムの作動に影
響を及ぼす。延いては、ダイヤフラムの破損に繋がる可
能性もある。本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、取付け姿勢に左右されることなく、
外部温度の影響による作動不良を防止した温度式膨張弁
の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の構成を採用した。請求項１では、
飽和蒸気ガスが封入された感温室と、この感温室の一壁
面を形成して、前記感温室内の圧力変動に応じて変位す
るダイヤフラムと、冷媒蒸発器より流出する冷媒の温度
を前記ダイヤフラムに伝える伝熱手段と、前記ダイヤフ
ラムの変位に応じて弁開度を可変する弁機構とを備えた
温度式膨張において、前記感温室内に、前記飽和蒸気ガ
スが凝結した液滴を溜める液溜め室を形成し、この液溜
め室が前記感温室の外壁と断熱されていることを特徴と
する。

【０００８】請求項２では、請求項１に記載した温度式
膨張弁において、前記液溜め室は、前記ダイヤフラムと
前記外壁との間に挟持された板状部材により前記ダイヤ
フラムとの間に形成されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３では、請求項１に記載した温度式
膨張弁において、前記液溜め室は、前記ダイヤフラムと
熱的に接触して設けられた板状部材により形成されてい
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用および発明の効果】上記構成より成る本発明の温
度式膨張弁は、感温室内に形成された液溜め室が感温室
の外壁と断熱されている。従って、感温室内の飽和蒸気
ガスが凝結した液滴は、感温室の外壁（内表面）に触れ
ることなく、液溜め室に溜まって保持される。これによ
り、一旦凝結した液滴が、ダイヤフラム以外の外壁に触
れることで再蒸発することはなく、外部温度の影響によ
る作動不良を防止することができる。また、液滴が液溜
め室に保持されることで、温度式膨張弁の取付け姿勢が
限定されることもない。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の温度式膨張弁の実施例を図面
に基づいて説明する。 （第１実施例）図１は温度式膨張弁の全体断面図であ
る。本実施例の温度式膨張弁１（以下膨張弁１と言う）
は、図１に示すように、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮器３、
レシーバ４、および冷媒蒸発器５とともに冷凍サイクル
を構成する。

【００１２】膨張弁１は、第１流路６および第２流路７
が形成された略直方体形状の弁ブロック８を備える。第
１流路６は、レシーバ４より導かれた液冷媒を減圧膨張
して冷媒蒸発器５へ送る通路で、弁ブロック８の下部側
（図１の下部側）に設けられており、レシーバ４の出口
側に通じる高圧通路６ａ、冷媒蒸発器５の入口側に通じ
る低圧通路６ｂ、および高圧通路６ａと低圧通路６ｂと
を連通する連通孔６ｃより成る。高圧通路６ａは、弁ブ
ロック８の一側端面（図１の右端面）から弁ブロック８
の中程まで穿設され、低圧通路６ｂは、弁ブロック８の
他側端面から弁ブロック８の中程まで穿設されている。
但し、高圧通路６ａと低圧通路６ｂとは、弁ブロック８
の長手方向（図１の上下方向）にずれて設けられてい
る。

【００１３】連通孔６ｃは、第１流路６のオリフィスを
形成するもので、高圧通路６ａと低圧通路６ｂとを弁ブ
ロック８の長手方向に連通する。この連通孔６ｃの高圧
通路６ａ側には、下述の球弁９とで弁機構を構成する円
錐状の弁座６ｄが形成されている。第２流路７は、冷媒
蒸発器５で蒸発した冷媒が通過する低圧冷媒通路で、一
端が冷媒蒸発器５の出口に連絡されて、他端が冷媒圧縮
機２の入口に連絡される。この第２流路７は、弁ブロッ
ク８の上部側で、弁ブロック８の一側端面から他側端面
まで貫通して設けられている。

【００１４】弁ブロック８の上端部には、Ｏリング１０
を介して受け座１１が固定され、この受け座１１に対し
て、ダイヤフラム１２とハウジング１３とで形成される
感温室１４が設けられている。受け座１１とハウジング
１３は、共に厚い金属板製で、両者の外周部がダイヤフ
ラム１２の周縁部を挟持して気密に接合されている。ダ
イヤフラム１２は、可撓性のある金属製薄板（例えば板
厚０．１mm程度のステンレス鋼板）により設けられて、
感温室１４内の圧力変動に応じて変位可能に支持されて
いる。なお、感温室１４には、封入管１５により飽和蒸
気ガス（例えば、冷凍サイクルに使用される冷媒ガスと
同じ）が封入されている。封入管１５は、飽和蒸気ガス
の封入が完了した後、先端部が密封される。

【００１５】また、感温室１４には、飽和蒸気ガスが凝
縮して液化した時に、その凝結した液滴を溜めて保持す
る液溜め室１６が設けられている。この液溜め室１６
は、図２に示すように、外周部がダイヤフラム１２とハ
ウジング１３との間に挟持されて取り付けられた区画プ
レート１７（本発明の板状部材）により形成されてい
る。区画プレート１７は、ダイヤフラム１２と密着する
外周部に対して、中央部全体がハウジング１３側へ凸形
状とされて、ダイヤフラム１２との間に偏平な空間を形
成し、この空間が液溜め室１６とされる。

【００１６】但し、液溜め室１６は、ハウジング１３を
通して外部温度の影響を受けないように、ハウジング１
３と断熱されている。つまり、区画プレート１７は、ダ
イヤフラム１２とハウジング１３との間に挟持される外
周部以外、特にダイヤフラム１２との間に液溜め室１６
を形成している凸形状の部位では、ハウジング１３に接
触することなく、ハウジング１３との間に間隙が保たれ
ている。この区画プレート１７の中央部には、液溜め室
１６に飽和蒸気ガスが流通できるように通気孔１７ａが
開けられている。そして、その通気孔１７ａの開口周縁
がダイヤフラム１２側へ折り曲げられている。

【００１７】弁ブロック８には、第２流路７を流れる冷
媒の温度をダイヤフラム１２に伝達する伝熱棒１８（本
発明の伝熱手段）、ダイヤフラム１２の変位に連動する
球弁９、この球弁９を付勢する調節バネ１９等の部品が
組み込まれている。伝熱棒１８は、熱伝導性に優れた材
料（例えば、真鍮、アルミニウム等）により設けられ
て、弁ブロック８の中央部に穿設された縦孔２０にＯリ
ング２１を介して摺動自在に嵌挿されている。即ち、伝
熱棒１８は、第２流路７を横切って配されることから、
第２流路７を流れる冷媒に晒されている。伝熱棒１８の
頭部１８ａは、ダイヤフラム１２の下面に当接されて、
そのダイヤフラム１２との接触面積を得るために径方向
に拡大されている。

【００１８】球弁９は、伝熱棒１８に連結されたロッド
２２の下端に取り付けられて、連通孔６ｃの上流側（高
圧通路６ａ側）に配されている。この球弁９は、伝熱棒
１８およびロッド２２と一体に変位して、連通孔６ｃの
開度、即ち弁開度を可変する。調節バネ１９は、弁ブロ
ック８の下端部に取り付けられた調節螺子２３に保持さ
れており、弁受け部材２４を介して球弁９を上方へ（弁
開度が小さくなる方向へ）付勢している。調節螺子２３
は、Ｏリング２５を介して弁ブロック８の下端部に螺着
し、弁ブロック８への取付け位置（螺合位置）を調節す
ることで開弁圧（調節バネ１９の取付け荷重）を可変す
る。

【００１９】次に、本実施例の膨張弁１の作動を説明す
る。連通孔６ｃを通って高圧通路６ａから低圧通路６ｂ
へ流れる冷媒流量は、弁開度、即ち弁座６ｄに対する球
弁９の位置によって決まる。その球弁９は、ダイヤフラ
ム１２を図示下方へ付勢する感温室１４の圧力と、ダイ
ヤフラム１２を図示上方へ付勢する調節バネ１９の付勢
力および低圧圧力（第２流路７を流れる冷媒の圧力）と
が釣り合った位置に移動する。

【００２０】そこで、いま車室内の温度が上昇して、冷
媒蒸発器５で急速に冷媒が蒸発すると、冷媒蒸発器５出
口の過熱度が高くなって、膨張弁１の第２流路７を流れ
る冷媒の温度が上昇する。その結果、冷媒温度が伝熱棒
１８を介してダイヤフラム１２に伝達されて、ダイヤフ
ラム１２の温度が上昇することにより、ダイヤフラム１
２の表面に凝結していた液滴が蒸発して感温室１４の圧
力が上昇する。これにより、ダイヤフラム１２が押し下
げられて、伝熱棒１８およびロッド２２を介して球弁９
が図示下方へ移動し、弁開度が大きくなる（弁座６ｄと
の隙間が大きくなる）ことで、冷媒蒸発器５へ送られる
冷媒流量が増加する。

【００２１】また、車室内の温度が低下して冷媒蒸発器
５出口の過熱度が低くなると、第２流路７を流れる冷媒
の温度が低下してダイヤフラム１２の温度が低下するた
め、感温室１４の飽和蒸気ガスがダイヤフラム１２の表
面で凝結する。この結果、上述の作動とは逆に、感温室
１４の圧力が低下してダイヤフラム１２が押し上げら
れ、球弁９が図示上方へ移動して弁開度が小さくなる
（弁座６ｄとの隙間が小さくなる）ことで、冷媒蒸発器
５へ送られる冷媒流量が減少する。

【００２２】（実施例の効果）本実施例の膨張弁１によ
れば、ダイヤフラム１２の温度低下に伴ってダイヤフラ
ム１２の表面で凝結した液滴が、膨張弁１の取付け姿勢
に左右されることなく、常に感温室１４内の液溜め室１
６に保持される。例えば、膨張弁１が図１に示す姿勢で
取り付けられている場合、即ちダイヤフラム１２が感温
室１４の下面を形成する場合は、従来の膨張弁１と同様
に、ダイヤフラム１２の表面で凝結した液滴がそのまま
ダイヤフラム１２の表面上に保持される。

【００２３】また、膨張弁１が図１の姿勢と上下逆向き
に取り付けられている場合、即ち、ダイヤフラム１２が
感温室１４の上面を形成する様な場合は、ダイヤフラム
１２の表面で凝結した液滴が自重によって落下するが、
感温室１４のハウジング１３まで落下することはなく、
図３に示すように、殆どの液滴がダイヤフラム１２の下
方に位置する区画プレート１７に保持される。この時、
区画プレート１７の中央部には通気孔１７ａが開けられ
ているが、その通気孔１７ａの開口周縁がダイヤフラム
１２側へ折り曲げられていることから、区画プレート１
７に保持された液滴が通気孔１７ａから落下することは
ない。

【００２４】また、膨張弁１が横倒しの姿勢で取り付け
られている場合、即ち、ダイヤフラム１２が直立した状
態の場合は、ダイヤフラム１２の表面で凝結した液滴が
ダイヤフラム１２の表面を伝って下方へ落下するが、ハ
ウジング１３まで達することはなく、図４に示すよう
に、区画プレート１７で形成された液溜め室１６に溜ま
って保持される。この様に、膨張弁１がどの様な取付け
姿勢であっても、ダイヤフラム１２の表面で凝結した液
滴がハウジング１３に直接触れることはなく、区画プレ
ート１７で形成した液溜め室１６に溜まって保持され
る。従って、一旦凝結した液滴がハウジング１３に触れ
て再蒸発する様なことがないため、外部温度の影響によ
る作動不良を防止することができる。

【００２５】（第２実施例）図５は区画プレート１７の
取付け状態を示す断面図である。本実施例は、図５に示
すように、ダイヤフラム１２に対して区画プレート１７
の中央部を大きく膨らませて、液溜め室１６の内容積を
拡大したものである。これによれば、車両の振動に対し
て有効である。即ち、車両の振動が生じても液溜め室１
６から液が零れにくくなる。

【００２６】（第３実施例）図６は区画プレート１７の
取付け状態を示す断面図である。本実施例は、図６に示
すように、区画プレート１７に封入管１５の先端を接合
（例えばろう付け）して液溜め室１６を密閉状態とした
ものである。本実施例によれば、液溜め室１６から液が
零れる虞がない。なお、液溜め室１６の気密性を確保す
るために、区画プレート１７の外周部は、ハウジング１
３、ダイヤフラム１２、および受け座１１と同時に全周
溶接されるか、飽和蒸気ガスの通気が無い様、十分にダ
イヤフラム１２とハウジング１３との間に押さえ付けて
取り付ける必要がある。また、封入管１５とハウジング
１３との間には、ハウジング１３からの伝熱を抑えるた
めに、断熱材（図示しない）を介在させても良い。

【００２７】（第４実施例）図７は区画プレート１７の
取付け状態を示す断面図である。本実施例は、図７に示
すように、区画プレート１７を椀状に形成したもので、
その底部をダイヤフラム１２の中央部にスポット溶接等
により接合しても良い。この場合、ダイヤフラム１２の
温度低下が区画プレート１７に伝わることにより、区画
プレート１７の内表面で凝結が生じて、そのまま区画プ
レート１７により形成される液溜め室１６に液滴が保持
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度式膨張弁の全体断面図である。

【図２】区画プレートの取付け状態を示す断面図である
（第１実施例）。

【図３】区画プレートの作用を説明する断面図である
（第１実施例）。

【図４】区画プレートの作用を説明する断面図である
（第１実施例）。

【図５】区画プレートの取付け状態を示す断面図である
（第２実施例）。

【図６】区画プレートの取付け状態を示す断面図である
（第３実施例）。

【図７】区画プレートの取付け状態を示す断面図である
（第４実施例）。

【図８】従来技術に係わる温度式膨張弁の全体断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 温度式膨張弁 ５ 冷媒蒸発器 ６ｄ 弁座（弁機構） ９ 弁体（弁機構） １２ ダイヤフラム １３ ハウジング（外壁） １４ 感温室 １６ 液溜め室 １７ 区画プレート（板状部材） １８ 伝熱棒（伝熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 健一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飽和蒸気ガスが封入された感温室と、 この感温室の一壁面を形成して、前記感温室内の圧力変
   動に応じて変位するダイヤフラムと、 冷媒蒸発器より流出する冷媒の温度を前記ダイヤフラム
   に伝える伝熱手段と、 前記ダイヤフラムの変位に応じて弁開度を可変する弁機
   構とを備えた温度式膨張弁において、 前記感温室内に、前記飽和蒸気ガスが凝結した液滴を溜
   める液溜め室を形成し、この液溜め室が前記感温室の外
   壁と断熱されていることを特徴とする温度式膨張弁。
2. 【請求項２】請求項１に記載した温度式膨張弁におい
   て、 前記液溜め室は、前記ダイヤフラムと前記外壁との間に
   挟持された板状部材により前記ダイヤフラムとの間に形
   成されていることを特徴とする温度式膨張弁。
3. 【請求項３】請求項１に記載した温度式膨張弁におい
   て、 前記液溜め室は、前記ダイヤフラムと熱的に接触して設
   けられた板状部材により形成されていることを特徴とす
   る温度式膨張弁。