JPH11351440A - 感熱膨張弁とその製造方法 - Google Patents

感熱膨張弁とその製造方法

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JPH11351440A
JPH11351440A JP11138593A JP13859399A JPH11351440A JP H11351440 A JPH11351440 A JP H11351440A JP 11138593 A JP11138593 A JP 11138593A JP 13859399 A JP13859399 A JP 13859399A JP H11351440 A JPH11351440 A JP H11351440A
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valve
cartridge
capsule
outlet port
port
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JP11138593A
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William Nicholas Eybergen
ニコラス アイバーゲン ウイリアム
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/002—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by temperature variation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良された感熱膨張弁を提供すること。 【構成】 循環システムにおける冷媒流を制御するため
に使用される改良された感熱膨張弁であって、該膨張弁
は、流体で満たされたダイヤフラムカプセルと、作動ロ
ッド機構と、バルブシートと、バルブ閉鎖具とを備えた
カートリッジサブアセンブリを有している。筒状延長部
材はバルブシートを備えており、カプセルに調整可能に
螺合されている。カートリッジサブアセンブリは、バル
ブボディ内のめくら孔に設置される前に事前に温度較正
される。較正中の較正温度において、筒状延長部材を回
転させることにより、ダイヤフラムと作動ロッド機構を
調整して、バルブシートから閉鎖具を所定量移動させ
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、冷凍及び空調装置
における冷媒の流れを制御するために使用される膨張弁
(エキスパンションバルブ)に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車乗員室の冷房に使用され
る空調装置において、膨張弁は、凝縮器（コンデンサ）
からの比較的高圧の液化冷媒の流れを絞って、外部から
熱を吸収するために比較的低圧の流れを蒸発器（エバポ
レータ）へ供給して、そこから圧縮機(コンプレッサ)の
入口へ戻している。特に、自動車空調装置の蒸発器への
液化冷媒の流れを制御するために使用される膨張弁は、
“ブロック”バルブとして知られている。このブロック
バルブでは、バルブボディ或はバルブブロックは、分離
された戻流(リターン)通路を有しており、蒸発器から排
出される霧状冷媒による熱伝達を制御している。
【０００３】このような自動車空調装置に使用されるブ
ロック形式の熱膨張弁は、米国特許第4,542,852号、第
5,269,459号及び第5,547,126号に開示されている。
【０００４】従来の熱膨張弁は、バルブ部材を移動させ
るために作動ロッド機構を採用しており、該作動ロッド
は、熱伝達のために凝縮器への戻流通路内の冷媒流にさ
らされている。また、温度信号を供給するようにロッド
を介して熱伝達をして、次に、蒸発器から排出される冷
媒の温度変化に応じて膨張弁の機能を制御するために作
動ロッド機構に連結された感圧手段を作動させることも
公知である。
【０００５】弁作動ロッド機構を移動させるための感圧
手段としてダイヤフラムを作動させる圧力流体で満たさ
れた室を提供することも公知である。また、圧力流体で
満たされたロッド部分を備え、凝縮器の入口への戻流通
路を介して冷媒流と熱伝達させることも公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような自動車空調
装置に採用されている公知の熱膨張ブロックバルブで
は、ブロックにバルブを組み付け或は組み立てるため
に、ブロック内の表面の精密な機械加工を必要とし、ま
た、バルブ操作を正確に制御する必要がある。特に、ブ
ロック内の通路、ポート、バルブシートは、ブロックの
対向する端部からの調整及び機械加工作業に要するコス
トが高くなり、高容量の自動車に適用した場合バルブの
製造コストはアップする。さらに、バルブの較正及び試
験のために、ブロックにバルブ構成部材を完全に組み付
けることが要求されているが、組み付けや試験作業はコ
ストアップとなるため、バルブ全体が完全に組み立てら
れるまで、不具合部品や不具合な組み付けを発見するこ
とはできない。
【０００７】さらに、従来の熱膨張ブロックバルブの構
造では、バルブ構成部材を組み付けるために、ブロック
内の表面の許容差や位置を調整するために高価な機械機
構を必要としている。また、自動車空調装置用の公知の
ブロック形式の熱膨張弁では、陽極被覆する前に機械加
工作業を必要とするアルミニューム製のブロックを使用
しており、ブロックの機械加工からバルブの最終組立及
び試験に至るまでの連続した製造作業を妨げている。
【０００８】そこで、冷凍及び空調装置の冷媒を制御す
るために、最終的に組み立てる前に組み付けられて較正
されるバルブ作動部材を備えた感熱膨張弁を提供する方
法或は手段が長い間望まれていた。また、ブロックのバ
ルブ操作面の位置や機械加工の許容差を厳密に調整する
必要性を最小化すると共に、単一の機構で機械加工さ
れ、連続工程で組み立てられるブロック形式の感熱膨張
弁が望まれていた。
【０００９】本発明の目的は、特に、自動車用空調装置
に適したブロック形式の感熱膨張弁を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の感熱膨張弁は、
事前に組み付けられて較正されるカートリッジを利用す
る。このカートリッジは、流体が満たされたカプセル
と、弁作動ロッド部材と、弁閉鎖具とバルブシートを有
しており、独立部品であるカートリッジサブアセンブリ
として組み立てられ、較正することができ、その後、バ
ルブブロックの一端に形成されためくら孔内に組み付け
られる。本発明の感熱膨張弁は、ブロックの対向する端
部からブロックや組立部品を機械加工する必要はない。
また、本発明の感熱膨張弁は、最終組立に先立って、較
正されると共に漏れ試験され、ブロックの一面或は一端
から組み付けられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１〜図３を参照すると、本発明
のバルブアセンブリは、符号１０で示されており、カー
トリッジサブアセンブリ１２を備えている。このカート
リッジサブアセンブリ１２は、上部シェル１６と、下部
シェル１８と、これらの間にサンドイッチ状に配置され
る薄いダイヤフラム２０と共に周囲を一緒に結合され
て、流体で満たされたカプセル１４を有している。シェ
ル１６、１８とダイヤフラム２０は、図３に符号２２で
示される溶接等の適宜の手段により、周囲を固着されシ
ールされている。
【００１２】上部シェル１６は、ダイヤフラム２０の上
方に室２４を形成しており、冷媒などの適宜の流体が充
填され、プラグ２６により充満状態で閉鎖されている。
下部シェル１８は、外側と内側にネジが形成されたハブ
部２８を有しており、ハブ部２８の内側のネジに環状の
キャップ或は調整部材３０が螺合されている。キャップ
３０はハブ部２８内で軸方向に調整するように回転可能
である。
【００１３】ダイヤフラム２０には、下方端が閉鎖され
た中空の筒状部材３２の上端部が取付けられおり、筒状
部材３２の中空部の内側と流体が充填された室２４とが
連通されている。補強或は支持プレート３４がダイヤフ
ラム２０の裏面の中央部に配置されており、スプリング
３６の上端がプレート３４の下面に、スプリング３６の
下端がキャップ３０内に形成された座ぐり孔３１の底部
に、それぞれ位置決めされている。
【００１４】筒状の延長部材３８の端部がキャップ３０
に取付けられており、筒状部材３２の閉鎖端部が延長部
材３８内で下方に延在している。
【００１５】延長部材３８は、その下方の端部に形成さ
れた孔４２の底部に環状のバルブシート４０を備えてお
り、球状部材から形成されたバルブ閉鎖具４４がバルブ
シート４０に配置されている。延長部材３８は、座ぐり
孔４２の壁面に形成された一対の変形可能なタブ４６、
４８を有しており、図３に示すように、タブを変形させ
て圧縮スプリング５２の下端を拘束するように保持して
いる。スプリング５２の上端は、バルブ部材４４をバル
ブシート４０に向けて付勢するように位置決めされてい
る。
【００１６】作動ロッド５０は、その上端が筒状部材３
２の閉鎖端部に、また、その下端が球状のバルブ部材４
４に、それぞれ接触するように、筒状の延長部材３８内
に収容されている。
【００１７】延長部材３８には、その上方部にポート５
４、５６が横断するように開口されており、以下に詳述
するように、延長部材内に冷媒を流入させて、室２４内
の流体で充填されている筒状部材３２に熱伝達させる。
【００１８】また、延長部材３８には、その下方部にポ
ート５８、６０が横断するように開口されており、バル
ブシート４０を開口させて、延長部材３８内に冷媒を流
入させ、ポート５８、６０を介して外側へ流出させる。
【００１９】作動ロッド５０の上方部は、延長部材３８
の内径にぴったりと合うように、正確な寸法或は直径に
調整されており、作動ロッドの周囲及びポート５４、５
６の領域内に漏れる流体はほとんどないことを理解すべ
きである。
【００２０】カートリッジサブアセンブリ１２を較正す
るために、カプセル１４は適宜の固定装置（図示を省
略）に配置されると共に、予め選択された温度で較正す
るために流体に曝される。図示しない独立した方法で、
延長部材３８の下方端に圧力流体が供給される。つぎ
に、下部シェル１８に関してキャップ３０を回転して、
作動ロッド５０に対して筒状部材３２を調整し、出口ポ
ート５８、６０からの流量を所定量にするように、バル
ブ４４が開口される。一旦較正されると、下部シェル１
８に対してキャップ３０が回転しないように、嫌気性接
着剤或はかしめ等の適宜の手段により固定される。
【００２１】カートリッジサブアセンブリは、一旦較正
されると、図示しない較正固定装置から取り外され、バ
ルブブロック６４の端部或は側部に形成されためくら孔
６２内に挿入される。
【００２２】カプセル１４のハブ部２８の外側ネジは、
ブロック６４のめくら孔６２の上方に形成された座ぐり
孔或は拡径部６８内のネジ６６に螺着される。ブロック
６４の上端の環状溝内に、下部シェル１８とブロック６
４の端部との間をシールするように環状のシールリング
７０を配置する。
【００２３】横断ポート５４、５６と横断ポート５８、
６０との間に配設された延長部材３８の環状溝内に環状
シール７２が配設されており、延長部材３８とブロック
内のめくら孔６２との間をシールしている。さらに、横
断ポート５８、６０と延長部材３８の下端との間に配設
された延長部材３８の環状溝内に環状シールリング７４
が配設されており、延長部材３８とブロック６４のめく
ら孔６２との間をシールしている。このように、ポート
５８、６０は、シールリング７２、７４で分離されてお
り、ブロックに形成された出口通路或はポート７６のみ
に連通されている。ブロック６４に形成された高圧入口
通路或はポート７８は、シールリング７４より下方に配
置されているので、ポート７８は、バルブシート４０側
の可動のバルブ部材に連通される。
【００２４】また、ブロック６４は、通路７６、７８か
ら離れて形成され、横断ポート５４、５６のみに連通す
るように配設された貫通路８０を有している。貫通路８
０は、シールリング７２により出口ポート５８、６０か
ら分離されている。
【００２５】貫通路８０とポート５４、５６を流通させ
ると、筒状部材３２の壁を介して筒状部材３２と室２４
内の流体との間で熱が伝達される。室２４内の流体の膨
張及び収縮により、ダイヤフラム２０、ロッド５０、バ
ルブ部材４４が移動して、高圧入口通路７８と出口通路
７６との間の流れを制御する。
【００２６】一般的に、冷凍及び空調装置においては、
バルブアセンブリ１０は、凝縮器からポート７８に流入
する冷媒流と、出口通路７６から蒸発器(図示を省略)の
入口へ流入する減圧膨張流とに連通されており、貫通路
８０を通過して蒸発器から排出された減圧膨張流は圧縮
機(図示を省略)の入口に戻されることを理解すべきであ
る。
【００２７】本発明は、感熱流体で満たされたカプセル
と、作動ロッドと高圧バルブ部材を備えたカートリッジ
サブアセンブリを、バルブ収容体或はボディに装着する
前に事前に較正されるユニットとして組み立てられる感
熱膨張弁の独特な構造及び方法を提供する。
【００２８】カートリッジサブアセンブリは、ネジが形
成された感熱カプセルを有しており、既定の較正温度で
バルブの与圧をセットして開口ポイントを調整すること
により、バルブボディ内に組み付けられるともはや較正
する必要はない。本発明のカートリッジサブアセンブリ
は、バルブシートの精密な機械加工や配置を必要としな
いし、バルブボディの機械加工において許容差を厳密に
調整する必要もない。カートリッジを収容するためのブ
ロックのめくら孔は、単一の機械調整だけでブロックの
一端から加工してネジを形成すればよい。ブロックの他
端の機械加工は省略してもよい。このように、本発明
は、製造が簡単で、組立に信頼性があり、コストを低減
できる冷凍或は空調装置に使用する膨張弁を提供する。
特に、高容積大量生産の自動車空調装置に適している。
【００２９】以上、本発明を図示された実施の形態に基
づいて説明してきたが、本発明の修正や変更は可能であ
り、添付した請求の範囲に限定されないことを理解すべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は、本発明に係る感熱膨張弁の断面図であ
る。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図１のブロック内に組み付けられる、ロッド機
構とバルブ閉鎖具を作動する流体で満たされたカプセル
を備えたカートリッジの断面図である。
【符号の説明】
10 バルブアセンブリ 12 カートリッジサブアセンブリ 14 カプセル 20 ダイヤフラム 24 室 32 筒状部材 38 延長部材 40 バルブシート 44 バルブ閉鎖具 50 作動ロッド 54、56 ポート 58、60 ポート 72、74 環状シールリング 76 出口ポート 78 入口ポート 80 貫通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）圧力に応答して移動可能な可動壁と
    カプセルから垂下された中空の筒状延長部材とを有する
    流体で満たされたカプセルと、（ｂ）前記カプセル内に
    移動可能に収容されると共に、一端が前記壁に連結さ
    れ、該壁と一緒に移動する中空プランジャーと、（ｃ）
    前記可動壁から離れた端部に環状のバルブシートが形成
    された前記延長部材と、（ｄ）前記バルブシートに対し
    て移動するように配置された閉鎖具と、前記閉鎖具を前
    記バルブシート上の位置に拘束するように作用する構造
    を有している前記延長部材と、（ｅ）前記カプセル内で
    の前記流体の膨張と収縮による前記壁の動きに対応して
    前記閉鎖具を移動させるために、前記プランジャーと前
    記閉鎖具に接触している作動部材と、前記バルブシート
    と前記延長部材の外面とを連通させる流体流通ポートを
    有している前記延長部材と、バルブブロックに装着され
    る前記カプセルと、から構成されることを特徴とする膨
    張弁に使用する感熱カートリッジ。
  2. 【請求項２】前記延長部材は、前記カプセルに調整可能
    に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のカ
    ートリッジ。
  3. 【請求項３】前記延長部材は、前記カプセルに対して調
    整可能に螺着されていることを特徴とする請求項１に記
    載のカートリッジ。
  4. 【請求項４】前記バルブ閉鎖具は、球状部材から構成さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッ
    ジ。
  5. 【請求項５】前記カプセルは、前記可動壁を前記閉鎖具
    から離れる方向へ付勢する手段を有していることを特徴
    とする請求項１に記載のカートリッジ。
  6. 【請求項６】前記作動部材は、細長いロッドから構成さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッ
    ジ。
  7. 【請求項７】（ａ）入口ポートと、出口ポートと、前記
    入口ポートと前記出口ポートから離れて配置され、ボデ
    ィを貫通する戻流用の貫通路と、前記入口ポートと前記
    出口ポートとを連通させる空洞を形成したボディと、
    （ｂ）圧力に応答するダイヤフラムを有する流体で満た
    されたカプセルと、バルブシートと閉鎖具でバルブ操作
    する通路と、前記バルブシートに対して前記閉鎖具を移
    動させるために、前記ダイヤフラムの動きを伝達する作
    動部材とを備えた事前に較正可能なバルブカートリッジ
    であって、前記カートリッジは、前記ボディの前記空洞
    内に収容され、前記入口ポートと連通する前記バルブシ
    ートと、前記出口ポートと連通する前記バルブ操作する
    通路と、前記貫通路内に延材する前記作動部材を備えて
    いることを特徴とする循環システムにおける冷媒流を制
    御するために使用する感熱膨張弁アセンブリ。
  8. 【請求項８】前記カートリッジは前記ボディの端部から
    前記空洞に挿入されており、前記カプセルは前記ボディ
    の外側に延在していることを特徴とする請求項７に記載
    の弁アセンブリ。
  9. 【請求項９】前記カートリッジは前記空洞に収容されて
    おり、また、前記入口ポートは、環状シールによって前
    記出口ポートから隔離されていることを特徴とする請求
    項７に記載の弁アセンブリ。
  10. 【請求項１０】前記カートリッジは、前記入口と前記出
    口を隔離するように配置された第1環状シールと、前記
    バルブ操作する通路と前記貫通路を隔離する第2環状シ
    ールによって前記空洞内でシールされていることを特徴
    とする請求項７に記載の弁アセンブリ。
  11. 【請求項１１】（ａ）入口ポートと、出口ポートと、前
    記入口及び出口ポートから離れて配置された貫通路とを
    備えたボディを形成する工程と、（ｂ）前記ボディ内に
    めくら孔を形成して、前記めくら孔を、前記入口ポー
    ト、前記出口ポート及び前記貫通路と連通させる工程
    と、（ｃ）流体で満たされたカプセルとダイヤフラムで
    操作されるバルブを有する感熱カートリッジを事前に較
    正して、該カートリッジを前記めくら穴内に挿入し、前
    記入口ポートを前記出口ポートからシールすると共に前
    記出口ポートを前記貫通路からシールする工程と、
    （ｄ）前記カートリッジを前記めくら孔内に保持する工
    程と、から構成されることを特徴とする感熱膨張弁の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】前記カートリッジを保持する工程は、前
    記ボディ内に前記カプセルを螺着させる工程を含むこと
    を特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
  13. 【請求項１３】前記入口ポートを前記出口ポートからシ
    ールする工程は、前記カートリッジと前記めくら孔との
    間に第１環状シールを配置する工程を含み、また、前記
    出口ポートを前記貫通孔からシールする工程は、前記カ
    ートリッジと前記めくら孔との間に第２環状シールを配
    置する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の
    製造方法。
  14. 【請求項１４】前記めくら孔を形成する工程は、前記入
    口及び出口ポートから離れた前記ボディの端部から前記
    めくら孔を穿孔する工程を含むことを特徴とする請求項
    １１に記載の製造方法。
JP11138593A 1998-05-20 1999-05-19 感熱膨張弁とその製造方法 Pending JPH11351440A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US082338 1987-08-06
US09/082,338 US6062484A (en) 1998-05-20 1998-05-20 Modular thermal expansion valve and cartridge therefor

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US (1) US6062484A (ja)
EP (1) EP0959310A3 (ja)
JP (1) JPH11351440A (ja)
KR (1) KR100431914B1 (ja)
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BR (1) BR9901976A (ja)
CA (1) CA2271532C (ja)

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