JPH10288424A - 温度式膨張弁 - Google Patents

温度式膨張弁

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JPH10288424A
JPH10288424A JP9093572A JP9357297A JPH10288424A JP H10288424 A JPH10288424 A JP H10288424A JP 9093572 A JP9093572 A JP 9093572A JP 9357297 A JP9357297 A JP 9357297A JP H10288424 A JPH10288424 A JP H10288424A
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rod member
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JP9093572A
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Mitsuya Fujimoto
美津也 藤本
Kazuhiko Watanabe
和彦 渡辺
Kimimichi Yano
公道 矢野
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Fujikoki Corp
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空調装置に装備される温度式膨張弁における
弁の開閉を操作する作動ロッドの小型、軽量化を図る。 【解決手段】 弁本体３０は、第１の通路３２と第２の
通路３４を有する温度式膨張弁の本体が用いられてお
り、感温棒３６ｆを構成するロッド部材３１６は小径の
シャフトであって、パワーエレメント部３６のダイヤフ
ラム３６ａの変位に応じて通路３４を横切って進退自在
に駆動される。ロッド部材３１６は外径寸法に対する全
長の比率が１７〜２８の範囲のものが装備され、軸方向
にかかる応力に対して座屈することなく、弁全体の小
型、軽量化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和装置、冷凍
装置等の冷凍サイクルに用いられる冷媒用の温度式膨張
弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の温度式膨張弁は、自動車等の空
気調和装置の冷凍サイクルにおいて用いられており、図
２は、従来の温度式膨張弁の縦断面図を冷凍サイクルの
概略と共に示している。温度式膨張弁１０は、角柱状の
アルミ製の弁本体３０には、冷凍サイクルの冷媒管路１
１においてコンデンサ５の冷媒出口からレシーバ６を介
してエバポレータの冷媒入口へと向かう部分に介在され
る液相冷媒が通過する第１の通路３２と冷媒管路１１に
おいてエバポレ−タ８の冷媒出口からコンプレッサ４の
冷媒入口へと向かう部分に介在される気相冷媒が通過す
る第２の通路３４とが上下に相互に離間して形成されて
いる。
【０００３】第１の通路３２にはレシ−バ６の冷媒出口
から供給された液体冷媒を断熱膨張させるためのオリフ
ィス３２ａが形成されており、第１の通路３２は、オリ
フィス３２ａを介して通路３２１を経てエバポレータ８
の入口に接続されている。オリフィス３２ａは弁本体３
０の長手方向に沿った中心線を有している。オリフィス
３２ａの入口には弁座が形成されていて、弁座には弁部
材３２ｃにより支持された弁座と共に弁機構を構成する
弁体３２ｂが存在し、弁体３２ｂと弁部材３２ｃとは固
着されている。弁部材３２ｃは、圧縮コイルばねの如き
付勢手段３２ｄにより付勢されている。レシ−バ６から
の液冷媒が導入される第１の通路３２は液冷媒の通路と
なり、入口ポ−ト３２２と、この入口ポ−ト３２２に連
続する弁室３５を有する。弁室３５は、オリフィス３２
ａの中心線と同軸に形成される有底の室であり、プラグ
３９によって密閉されている。
【０００４】さらに、弁本体３０には、エバポレータ８
の出口温度に応じて弁体３２ｂに対して駆動力を与えて
オリフィス３２ａの開閉を行うために、小径の孔３７と
この孔３７より径が大径の孔３８が第２の通路３４を貫
通して上記中心線の延長線上に形成され、弁本体３０の
上端には感熱部となるパワーエレメント部３６が固定さ
れるねじ孔３６１が形成されている。
【０００５】パワーエレメント部３６は、ステンレス製
のダイヤフラム３６ａと、このダイヤフラム３６ａを挾
んで互いに密着して設けられ、上記ダイヤフラムに区画
されて、その上下に二つの気密室を形成する上部圧力作
動室３６ｂ及び下部圧力作動室３６ｃをそれぞれ形成す
る上カバー３６ｄと下カバー３６ｈと、上部圧力作動室
３６ｂにダイヤフラム駆動流体となる所定冷媒を封入す
るための封切管３６ｉとを備え、弁本体３０にネジ３６
１により固着されている。下部圧力作動室３６ｃは、オ
リフィス３２ａの中心線に対して同心的に形成された均
圧孔３６ｅを介して第２の通路３４に連通されている。
第２の通路３４には、エバポレータ８からの冷媒蒸気が
流れ、通路３４は気相冷媒の通路となり、その冷媒蒸気
の圧力が均圧孔３６ｅを介して下部圧力作動室３６ｃに
負荷されている。
【０００６】さらに下部圧力作動室３６ｃ内にダイヤフ
ラム３６ａと当接し、かつ第２の通路３４を貫通して大
径の孔３８内に摺動可能に配置されて、エバポレータ８
の冷媒出口温度を下部圧力作動室３６ｃへ伝達すると共
に、上部圧力作動室３６ｂ及び下部圧力作動室３６ｃの
圧力差に伴うダイヤフラム３６ａの変位に応じて大径３
８内を摺動して駆動力を与える通路３４を横ぎるように
通路３４内に露出している感温部３１８となる感温棒３
６ｆと、小径の孔３７内に摺動可能に配されて感温棒３
６ｆの変位に応じて弁体３２ｂを付勢手段３２ｄの弾性
力に抗して押圧する作動棒３７ｆからなり、感温棒３６
ｆは、ダイヤフラム３６ａがその表面に当接し、ダイヤ
フラム３６ａの受け部となる大径のストッパ部３１２
と、ストッパ部３１２の裏面に一端面が当接して、下部
圧力作動室３６ｃ内に摺動自在に挿入される大径部３１
４と、この大径部の他端面に一端面が当接し、他端面が
作動棒３７ｆに接続される感温部３１８とから構成され
ている。
【０００７】さらに、感温棒３６ｆには第１の通路３２
と、第２の通路３４との気密性を確保するための環状の
シール部材（密封部材）、例えばＯリング３６ｇが備え
られており、感温棒３６ｆと作動棒３７ｆとは当接し、
作動棒３７ｆは弁体３２ｂと当接しており、感温棒３６
ｆと作動棒３７ｆとで弁体駆動棒であるロッド部材が構
成されている。
【０００８】かかる温度式膨張弁の構成において、上カ
バー３６ｄの上方の圧力作動室３６ｂ中には公知のダイ
ヤフラム駆動流体が充填されていて、ダイヤフラム駆動
流体には第２の通路３４や第２の通路３４に連通されて
いる均圧孔３６ｅに露出された感温部３１８及びダイヤ
フラム３６ａを介して第２の通路３４を流れているエバ
ポレータ８の冷媒出口からの冷媒蒸気の熱が伝達され
る。上方の圧力作動室３６ｂ中のダイヤフラム駆動流体
は上記伝達された熱に対応してガス化し圧力をダイヤフ
ラム３６ａの上面に負荷する。ダイヤフラム３６ａは上
記上面に負荷されたダイヤフラム駆動ガスの圧力とダイ
ヤフラム３６ａの下面に負荷された圧力との差により上
下に変位する。ダイヤフラム３６ａの中心部の上下への
変位は弁体駆動棒を介して弁体３２ｂに伝達され弁体３
２ｂをオリフィス３２ａの弁座に対して接近または離間
させる。この結果、冷媒流量が制御されることとなる。
【０００９】即ち、エバポレータ８の出口側の気相冷媒
温度が上部圧力作動室３６ｂに伝達されるため、その温
度に応じて上部圧力作動室３６ｂの圧力が変化し、エバ
ポレータ８の出口温度が上昇する。つまりエバポレータ
の熱負荷が増加すると、上部圧力作動室３６ｂの圧力が
高くなり、それに応じて感温棒３６ｆつまり弁部材駆動
棒が下方へ駆動されて弁体３２ｂを下げるため、オリフ
ィス３２ａの開度が大きくなる。これによりエバポレー
タ８への冷媒の供給量が多くなり、エバポレータ８の温
度を低下させる。逆に、エバポレータ８の温度が低下す
る、つまりエバポレータの熱負荷が減少すると、弁本体
３２ｂが上記と逆方向に駆動され、オリフィス３２ａの
開度が小さくなり、エバポレータへの冷媒の供給量が少
なくなり、エバポレータ８の温度を上昇させるのであ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の温度式
膨張弁においては、感温棒３６ｆは比較的大径の例えば
約６ｍｍ程度の部材であり、この部材と作動棒３７ｆと
でロッド部材が構成され、弁体を駆動している。而し
て、従来の温度式膨張弁において、部品点数の削減さら
に軽量化のため、上記ロッド部材を感温棒と作動棒を一
体にして構成する際に、上記ロッド部材に座屈の発生す
ることを考慮する必要がある。上記ロッド部材に座屈が
生じた場合には、正確な弁体駆動に不具合が生じ、この
不具合により膨張弁による流量制御が不安定になるとい
う問題が生じるのである。本発明はかかる点に鑑み、感
温機能を有するロッド部材に座屈の生じるのを防止し、
もって正確な流量制御が可能な温度式膨張弁を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明の温度膨張弁は、エバポレータに向う冷媒の通る
第１の通路と、エバポレータからコンプレッサに向う気
相冷媒の通る第２の通路を有する弁本体と、上記第１の
通路中に設けられるオリフィスと、このオリフィスを通
過する冷媒量を調節する弁体と、上記気相冷媒の温度を
感知して変位するダイヤフラムを有する上記弁本体に設
けられたパワーエレメント部と、このダイヤフラムの変
位により上記弁体を駆動する感温機能を有するロッド部
材とを備え、上記ロッド部材は、ロッド部材の外径寸法
をｄ、ロッド部材の全長寸法をＬとしたときに、Ｌ／ｄ
の比が１７〜２８の範囲に設定されることを特徴とす
る。
【００１２】さらに、本発明の温度式膨張弁は、上記ロ
ッド部材が感温棒の部分と、この部分より細径の作動棒
の部分とからなり、上記感温棒の部分のロッド部材の外
径寸法をｄ、上記ロッド部材の全長寸法をＬとしたと
き、Ｌ／ｄの比が１７〜２８の範囲に設定されることを
特徴とする。かくの如く構成された本発明に係る温度式
膨張弁は、弁体を駆動する感温機能を有するロッド部材
が座屈を生じない範囲の細径に設定されているので、細
径であっても流量制御を正確に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の温度式膨張弁の一
実施形態を示す縦断面図であり、冷凍サイクルを省略し
て示し、図２と同一符号は同一又は均等部分を示し、弁
体を駆動するロッド部材の構成において、図２の膨張弁
と相違している。図１において、温度式膨張弁１０の弁
本体３０は、第１の通路３２と第２の通路３４を有し、
第１の通路３２内にオリフィス３２ａが設けられる。オ
リフィス３２ａは球形の弁体３２ｂにより開度が調節さ
れる。第１の通路３２と第２の通路３４間には、大径の
穴３８が設けられ、この穴３８に摺動自在に挿入される
細径の棒状のロッド部材３１６は、ダイヤフラム３６ａ
の作動を弁体３２ｂに伝達する。
【００１４】感温機構を有する感温部３１８は、感温棒
３６１ｆと、ダイヤフラム３６ａがその表面に当接し、
ダイヤフラム３６ａの受け部となる大径のストッパ部３
１２と、ストッパ部３１２の裏面に一端面が当接し、か
つ他端面の中央部が突起部３１５に形成されて下部圧力
作動室３６ｃ内に摺動自在に挿入される大径部３１４
と、この大径部３１４の突起部３１５の内部にて一端面
が嵌合し、他端面が作動棒に相当する部分３７１ｆを介
して弁体３２ｂに当接して連続する一体構成のロッド部
材３１６とからなる。ロッド部材３１６を構成する感温
棒３６１ｆは、第２の通路内に露出して冷媒蒸気からの
熱が伝達される。
【００１５】さらに、本実施の形態では、弁本体３０
は、従来の膨張弁の本体が用いられており、感温棒３６
１ｆであるロッド部材３１６は、パワーエレメント部３
６のダイヤフラム３６ａの変位に応じて通路３４を横切
って進退自在に駆動されるので、ロッド部３１６に沿っ
て通路３２１と通路３４間を連通するクリアランス（隙
間）が形成されることとなり、この連通を防止するた
め、ロッド部３１６の外周に密着するＯリング４０を大
径の穴３８内に配置し、両通路間にＯリングが存在する
ようにしており、しかも、Ｏリング４０がコイルバネ３
２ｄ及び通路３２１の冷媒圧力により長手方向（パワー
エレメント部３６の存在する方向）に作用する力を受け
て、移動しないようにするため戻り止めナットとしてプ
ッシュナット４１がＯリング４０に接して大径の穴３８
内に配置されるようにロッド部３１６に取付けられてい
る。
【００１６】いま、ロッド部材３１６の直径寸法をｄ、
両端部が大径部３１４と弁体３２ｂに当接する全長寸法
をＬとする。このロッド部材３１６に加えられる軸方向
の荷重は、最大で７．５Kgf程度であることが実験によ
り確認されている。ロッド部材３１６が具備すべき機能
の主なものは、パワーエレメントのダイヤフラム３６ａ
の作動を確実に弁体３２ｂに伝達して、オリフィス３２
ａの開度を正確に調整して第１の通路３２を流れる液相
冷媒の流量を制御すること、及び第２の通路３４を流れ
る気相冷媒の温度を感温部３１８で検知して、パワーエ
レメント部３６に正確に伝達することである。
【００１７】第２の通路３４に露出するロッド部材を構
成する感温棒３６１ｆの直径寸法を極力小さくすること
が軽量化に資するが、直径寸法を小にすると、ロッド部
材に座屈を生ずるおそれが生じ、座屈を生じた場合に
は、パワーエレメント部のダイヤフラム３６ａからの伝
達力が損失され、正確な弁開度が確保できないことにな
る。
【００１８】而して、膨張弁が接続されるカーエアコン
等の冷凍能力や配管の仕様によって、第１の通路３２、
第２の通路３４の径寸法、間隔等が規制される。これら
の条件から、ロッド部材３１６としてステンレス鋼を用
いその長さ寸法Ｌは、ほぼ５０ｍｍに設定される。この
５０ｍｍの長さ寸法をもつロッド部材３１６が、７．５
Kgfの軸荷重を受けても座屈を発生させない最小の径寸
法は、座屈の理論公式から算出される。
【００１９】この理論公式からは、ロッド部材３１６の
最小の直径寸法ｄは、 ｄ＝１．６５ｍｍ が得られる。安全係数を１．４に設定すると、実用上の
最小直径寸法は１．８ｍｍに設定される。
【００２０】ロッド部材３１６の最大直径寸法は、第２
の通路３４の断面積における感温部３１８の投影面積に
より規制される。第２の通路３４の直径寸法の１０％程
度に設定すると、直径寸法は３ｍｍ程度となる。この寸
法であれば、第２の通路３４を通過する気相冷媒の流れ
に対して大きな抵抗を与えることはない。以上の規制値
をロッド部材の長さ寸法と直径寸法の比で表現すると、
（長さ／直径）が１７〜２８の範囲となる。
【００２１】以上の本発明の実施形態においては、ロッ
ド部材３１６を感温棒３６１ｆの部分と、この部分より
細径の作動棒３７１ｆの部分とから構成する場合を示し
ており、適正最大流量を確保する通路を形成することが
できる。本発明は、その場合に限らず、ロッド部材３１
６が同一径の感温棒３６１ｆの部分と、作動棒３７１ｆ
の部分とで連続して構成されてもよいのは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】本発明の温度式膨張弁によれば、パワー
エレメントのダイヤフラムの作動を弁体に伝達して、液
相冷媒の流量を制御するロッド部材を座屈応力に対応し
つつ、極力細径にすることができる。したがって、温度
式膨張弁の小型、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る温度式膨張弁の一実施形態を示す
縦断面図。
【図２】従来の温度式膨張弁の構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１０ 温度式膨張弁 ３０ 弁本体 ３２ 第１の通路 ３２ａ オリフィス ３２ｂ 弁体 ３４ 第２の通路 ３６ パワーエレメント ３１６ ロッド部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エバポレータに向う液冷媒の通る第１の
    通路と、エバポレータからコンプレッサに向う気相冷媒
    の通る第２の通路を有する弁本体と、上記第１の通路中
    に設けられるオリフィスと、このオリフィスを通路する
    冷媒量を調節する弁体と、上記気相冷媒の温度を感知し
    て変位するダイヤフラムを有する上記弁本体に設けられ
    たパワーエレメント部と、このダイヤフラムの変位によ
    り上記弁体を駆動する感温機能を有するロッド部材とを
    備えた膨張弁において、上記ロッド部材は、ロッド部材
    の外径寸法をｄ、ロッド部材の全長寸法をＬとしたとき
    に、Ｌ／ｄの比が１７〜２８であることを特徴とする温
    度式膨張弁。
  2. 【請求項２】 エバポレータに向う液冷媒の通る第１の
    通路と、エバポレータからコンプレッサに向う気相冷媒
    の通る第２の通路を有する弁本体と、上記第１の通路中
    に設けられるオリフィスと、このオリフィスを通路する
    冷媒量を調節する弁体と、上記気相冷媒の温度を感知し
    て変位するダイヤフラムを有する上記弁本体に設けられ
    たパワーエレメント部と、このダイヤフラムの変位によ
    り上記弁体を駆動する感温機能を有するロッド部材とを
    備えた膨張弁において、上記ロッド部材は感温棒の部分
    とこれより細径の作動棒の部分とからなり、上記弁体は
    感温棒の部分により作動棒の部分を介して駆動され、上
    記感温棒の部分の外径寸法をｄ、上記ロッド部材の全長
    寸法をＬとしたとき、Ｌ／ｄの比が１７〜２８であるこ
    とを特徴とする温度式膨張弁。
JP9093572A 1997-04-11 1997-04-11 温度式膨張弁 Pending JPH10288424A (ja)

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ES98106416T ES2172051T3 (es) 1997-04-11 1998-04-07 Valvula de expansion termica.
EP98106416A EP0871000B1 (en) 1997-04-11 1998-04-07 Thermal expansion valve
DE69803617T DE69803617T2 (de) 1997-04-11 1998-04-07 Thermisches Entspannungsventil
US09/057,453 US6012301A (en) 1997-04-11 1998-04-09 Thermal expansion valve
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EP (1) EP0871000B1 (ja)
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KR (1) KR100496203B1 (ja)
DE (1) DE69803617T2 (ja)
ES (1) ES2172051T3 (ja)

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