膨張弁

【課題】２つの弁を有する膨張弁において、エバポレータから戻ってくる２つの冷媒の状態が大きく異なることに起因して２つの弁にハンチング現象が生じるのを抑制できるようにする。
【解決手段】第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂにて断熱膨張された冷媒が第１の低圧出口ポート１３および第２の低圧出口ポート１４からエバポレータの第１および第２の熱交換器に送られ、第１および第２の熱交換器で蒸発された冷媒は、途中で合流されて戻り冷媒入口ポート１５に戻される。その戻された冷媒は、戻り冷媒入口ポート１５と冷媒戻り通路３２との間に形成された絞り通路４０を通過する。第１および第２の熱交換器からの冷媒が気体と液体が混合した状態のままであっても、絞り通路４０を通過して攪拌されることで冷媒の状態は均一化される。パワーエレメント１７は、その均一化された状態の冷媒を感知するので、安定した状態で制御できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膨張弁に関し、特に自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルにおいて液冷媒を断熱膨張させて低温・低圧の蒸気冷媒にしながらエバポレータに送り込む蒸気冷媒の流量をエバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を維持するよう制御する膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エアコンシステムでは、冷媒を圧縮するコンプレッサと、冷媒を凝縮するコンデンサと、気液混合冷媒を分離するレシーバと、冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、冷媒を蒸発させるエバポレータとを環状に配管して冷凍サイクルが構成されている。冷媒を膨張させる膨張弁としては、エバポレータ出口の冷媒の温度および圧力、すなわち過熱度に応じてエバポレータへ供給する冷媒の流量を制御するようにした温度式膨張弁が一般に用いられている。
【０００３】
車室内の空気と熱交換するエバポレータは、車室内に設置されるため、コンパクトであることが要求されている。このため、空気を通過させる方向に薄型化された２つの熱交換器を積層配置し、冷媒は、それらの熱交換器を直列に流すようにしたエバポレータが一般的に使用されている。
【０００４】
このようなエバポレータは、熱交換器が薄型化されていることによって、冷媒が通過する通路が狭くなっており、しかも、その通路が２つの熱交換器で直列に繋がっていて長くなっている。そのため、上記構成のエバポレータは、冷媒が通過する通路での圧力損失が大きくなり、その分、冷凍サイクルの効率が低下することになる。
【０００５】
これに対し、２つの熱交換器を独立させてそれぞれの熱交換器に冷媒を並列に供給する構成のエバポレータを使用した冷凍サイクルが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この冷凍サイクルによれば、膨張弁は、２つの弁を有し、エバポレータも、２つの熱交換器を有し、膨張弁の弁とエバポレータの熱交換器とを直列接続したものを２組並列に接続した構成にしている。これにより、熱交換器を冷媒が通過するときの圧力損失が低下し、冷凍サイクルをトータルで見たときの正味の損失が低下し、冷力を向上させることができる。
【０００６】
ここで、空気を通過させる方向に２つの熱交換器を重ねて配置したエバポレータは、高温の空気が直接吹き付けられる上流側の熱交換器とこの上流側の熱交換器で冷やされた空気が吹き付けられる下流側の熱交換器とで熱交換の条件が大きく異なっている。そのため、膨張弁が有する２つの弁の一方は、上流側の熱交換器に対して冷媒流量を多く、他方の弁は、下流側の熱交換器に対して冷媒流量を少なく供給するようにしている。その冷媒流量の分配比を膨張弁側で適切に設定することによって、冷凍サイクルが安定動作しているときは、エバポレータの熱交換器からは、それぞれ熱交換により蒸発された冷媒が導出され、その後、合流された冷媒は、膨張弁を介してコンプレッサに戻される。このとき、膨張弁は、エバポレータ出口の冷媒の過熱度を感知し、その過熱度が所定の値を維持するように２つの弁の流量制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−３８４５５号公報、図６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、冷媒が液体の状態で膨張弁に導入されて安定動作していた冷凍サイクルが低負荷・低流量で動作するようになった場合、膨張弁には液体と気体が混在した状態の冷媒が導入されることがあり、冷凍サイクルの動作が不安定になるという問題点があった。すなわち、膨張弁の２つの弁が気液混合状態の冷媒を膨張させた場合、液体の状態の冷媒を膨張した場合に比較して冷媒流量の分配比が変化してしまい、エバポレータの２つの熱交換器から導出される冷媒の状態が大きく変化することがある。たとえば、エバポレータの上流側の熱交換器に気体の多い状態の冷媒が供給され、下流側の熱交換器に液体の多い状態の冷媒が供給されると、上流側の熱交換器は、過熱度の大きな冷媒を導出し、下流側の熱交換器は、蒸発し切れていない冷媒を導出することがある。状態が大きく異なる状態でエバポレータから導出された冷媒は、途中で合流して膨張弁に導入され、そこで、戻ってきた冷媒の温度および圧力が感知される。膨張弁は、エバポレータに近接配置されていて２つの熱交換器から導出された冷媒が十分に混合されることなく導入されるので、上流側の熱交換器から導出された高温の冷媒を感知したり、下流側の熱交換器から導出された低温の冷媒を感知したりすることになる。すると、膨張弁は、どの冷媒の状態を感知しているか分からなくなるため、制御が不安定となり、２つの弁が安定しないで閉じたり開いたりするハンチング現象を自ら生じさせてしまうことになっていた。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、エバポレータから戻ってくる２つの冷媒の状態が大きく異なることに起因して２つの弁にハンチング現象が生じるのを抑制できる膨張弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では上記の課題を解決するために、第１の弁と、第２の弁と、前記第１の弁および前記第２の弁のリフトを制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁であって、前記パワーエレメントによって温度および圧力が感知される冷媒を導入する戻り冷媒入口ポートに配置されて前記戻り冷媒入口ポートに導入された冷媒を均一の状態にする冷媒攪拌手段を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１１】
このような膨張弁によれば、冷媒攪拌手段がエバポレータから戻り冷媒入口ポートに導入された冷媒を攪拌するようにした。これにより、エバポレータから過熱状態にない冷媒が混在した状態のままの冷媒が導入されたとしても、パワーエレメントは、冷媒攪拌手段で攪拌されて均一な状態になった冷媒を感知するので、ハンチング現象の発生が抑えられる。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の膨張弁は、エバポレータから戻ってくる冷媒が均一でない状態のままであっても、冷媒攪拌手段が攪拌して均一な状態にすることで、パワーエレメントの誤感知による第１の弁および第２の弁のハンチング現象を抑制できるという利点がある。また、パワーエレメントが安定した動作をすることで、冷凍サイクルの効率がよくなり、冷房効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の膨張弁を適用した冷凍サイクルを示す図である。
【図２】エバポレータとの間の配管が接続される側から見た第１の実施の形態に係る膨張弁の側面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。
【図４】図３の面に対して直角方向の面で見た第１の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。
【図５】エバポレータとの間の配管が接続される側から見た第２の実施の形態に係る膨張弁の側面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。
【図７】エバポレータとの間の配管が接続される側から見た第３の実施の形態に係る膨張弁の側面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１０】エバポレータとの間の配管が接続される側から見た第４の実施の形態に係る膨張弁の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の膨張弁を適用した冷凍サイクルを示す図である。
自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルは、コンプレッサ１と、コンデンサ２と、膨張弁３と、エバポレータ４とを環状に配管して構成されている。コンプレッサ１は、循環する冷媒を圧縮してコンデンサ２に送る。コンデンサ２は、冷却ファン５によって外気が強制的に通過するよう構成され、コンプレッサ１によって高温・高圧となった冷媒を外気と熱交換することにより凝縮する。コンデンサ２の出口には、凝縮された冷媒を溜めておくレシーバが備えており、そこで気液分離された液冷媒が膨張弁３に供給される。
【００１５】
膨張弁３は、液冷媒を断熱膨張させる第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂを備え、これらの開度がエバポレータ４を出た冷媒の温度および圧力によって帰還制御される温度式膨張弁である。エバポレータ４は、ファン６の下流側送風路に空気の流れ方向に積層配置された第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂを備えている。ファン６側の第１の熱交換器４ａは、膨張弁３の第１の弁３ａから断熱膨張された蒸気冷媒が供給され、吹出口側の第２の熱交換器４ｂは、第２の弁３ｂから断熱膨張された蒸気冷媒が供給され、ファン６により送風された空気との熱交換により冷媒を蒸発させる。第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂを出た冷媒は合流され、その後、膨張弁３を介してコンプレッサ１に戻される。エバポレータ４から戻ってきた冷媒が膨張弁３を通過するとき、膨張弁３は、冷媒の温度および圧力、すなわち、エバポレータ出口冷媒の過熱度を監視し、その過熱度に応じて第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂの流量制御をしている。
【００１６】
エバポレータ４においては、ファン６側の第１の熱交換器４ａは、より高温の空気によって熱交換を行い、吹出口側の第２の熱交換器４ｂは、第１の熱交換器４ａによって冷やされた空気によって熱交換を行う。このため、第１の弁３ａから第１の熱交換器４ａに供給される冷媒の流量は、第２の弁３ｂから第２の熱交換器４ｂに供給される冷媒の流量よりも多くなるよう設定され、本実施の形態では、第１の弁３ａと第２の弁３ｂとの流量比を２：１にしている。
【００１７】
図２はエバポレータとの間の配管が接続される側から見た第１の実施の形態に係る膨張弁の側面図、図３は第１の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図、図４は図３の面に対して垂直方向の面で見た第１の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。
【００１８】
この第１の実施の形態に係る膨張弁は、直方体のボディ１１を有し、その一側面（図４の右側面）の図の下方に高圧の液冷媒が導入される高圧入口ポート１２が設けられている。ボディ１１の高圧入口ポート１２が設けられた側面に隣接する側面（図２の正面および図３の左側面）の中央には、エバポレータ４のファン６側の第１の熱交換器４ａに配管される第１の低圧出口ポート１３が設けられている。ボディ１１は、また、第１の低圧出口ポート１３の図の下方に、吹出口側の第２の熱交換器４ｂに配管される第２の低圧出口ポート１４が設けられ、第１の低圧出口ポート１３の図の上方に、戻り冷媒入口ポート１５が設けられている。ボディ１１は、さらに、高圧入口ポート１２が設けられた側面の図の上方には、コンプレッサ１に配管される戻り冷媒出口ポート１６が設けられている。
【００１９】
ボディ１１の図の上端面には、エバポレータ４から戻った冷媒の過熱度を感知するパワーエレメント１７が螺着されている。このパワーエレメント１７の直下のボディ１１内には、シャフト１８、第１の弁３ａ、第２の弁３ｂ、圧縮コイルスプリング１９およびアジャストねじ２０が同軸上に配置されている。これらシャフト１８、第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂは、互いに独立して動くよう分離されており、軸中心が微少にずれて配置されても、軸方向にスムーズに動くことができるようにしている。
【００２０】
第１の弁３ａは、第１の弁体２１と、ボディ１１に形成された第１の弁座２２とを有し、この第１の弁座２２には、第１の低圧出口ポート１３に連通する第１の弁孔２３が穿設されている。第２の弁３ｂは、第２の弁体２４と、ボディ１１に圧入して固定される第２の弁座２５とを有し、この第２の弁座２５には、第１の弁孔２３よりもポート径の小さな第２の弁孔２６が穿設されている。
【００２１】
第１の弁３ａの第１の弁体２１は、高圧入口ポート１２に連通されている弁室２７の中に第１の弁座２２に対して接離自在に配置されている。そのために、第１の弁体２１は、第１の弁座２２の側および第２の弁３ｂの側のそれぞれに弁室２７の内壁を摺動する２つのガイド２８が一体に形成されている。
【００２２】
ガイド２８には、弁室２７に導入された液冷媒を第１の弁座２２および第２の弁３ｂの側へ導く連通路２９が複数形成されている。この連通路２９は、たとえばガイド２８に同心円上に均等配置された３つの円弧状開口部とすることができる。ガイド２８は、また、その軸方向の長さを第１の弁座２２の側と第２の弁３ｂの側とで変更して、連通路２９を液冷媒が流れるときに冷媒の粘度によって第１の弁体２１が第１の弁座２２と第２の弁３ｂとに引っ張られる力をキャンセルしている。本実施の形態では、第１の弁３ａが流す流量と第２の弁３ｂが流す流量との分配比を２：１にしたので、第１の弁座２２の側にあるガイド２８の軸方向長さと第２の弁３ｂの側にあるガイド２８の軸方向長さとの比は、１：２にしている。
【００２３】
第１の弁３ａは、また、その第１の弁体２１が第１の弁座２２の上流側に配置されて、高圧の液冷媒が第１の弁体２１を閉弁側に作用する構造になっている。これにより、第１の弁３ａは、全開時、一次側の液冷媒の圧力と二次側の蒸気冷媒の圧力とは比例関係にあるが、弁開度がある開度より小さくなると、一次側の圧力が高くなるに従って二次側の圧力が低くなるという高圧依存特性を有している。
【００２４】
第２の弁３ｂは、ボディ１１内にて、弁室２７から第２の低圧出口ポート１４へ連通する弁室２７と同軸の空間に配置されている。第２の弁座２５は、ボディ１１に圧入により固定され、この第２の弁座２５に対して接離自在に第２の弁体２４が配置されている。第２の弁体２４は、第２の弁３ｂの方向に第２の弁座２５の第２の弁孔２６を介して延出された軸方向延出部３０が一体に形成されている。その軸方向延出部３０の端面は、第２の弁体２４が圧縮コイルスプリング１９による付勢力によって第１の弁体２１に常時当接されている。
【００２５】
第２の弁３ｂは、また、その第２の弁体２４が第２の弁座２５の下流側に配置されて、高圧の液冷媒が第２の弁体２４を開弁側に作用する構造になっている。したがって、この膨張弁は、第１の弁孔２３のポート径と第２の弁孔２６のポート径とのバランスで閉弁方向に作用する高圧依存特性を設定している。
【００２６】
圧縮コイルスプリング１９は、ボディ１１に螺着されたアジャストねじ２０によって受けられている。圧縮コイルスプリング１９の荷重は、アジャストねじ２０の螺入量を調節することによって調整される。この調整は、この膨張弁が制御しようとする過熱度の設定に相当する。アジャストねじ２０のボディ１１への螺着部は、Ｏリング３１によって気密にシールされている。
【００２７】
パワーエレメント１７は、ボディ１１の図の上方の面に開けられた取付穴に螺着されている。パワーエレメント１７の取付穴は、戻り冷媒入口ポート１５と戻り冷媒出口ポート１６との間に形成された冷媒戻り通路３２に連通していて、冷媒戻り通路３２を通過する冷媒をパワーエレメント１７に導入できるようにしている。
【００２８】
パワーエレメント１７は、ダイヤフラム３３をアッパーハウジング３４とロアハウジング３５とで挟持し、これらの外周を共に溶接することによって形成されている。ダイヤフラム３３とアッパーハウジング３４とによって囲まれた密閉空間には、冷媒に似た特性のガスが充填されており、感温室を構成している。ロアハウジング３５には、ダイヤフラム３３の変位を第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂに伝えるディスク３６が配置されている。ディスク３６は、ホルダ３７によって保持されたシャフト１８の上端部と嵌合され、ロアハウジング３５の中でシャフト１８によって心決めされている。
【００２９】
ホルダ３７は、その上部がパワーエレメント１７の取付穴に設置され、その上部には、図４に示したように、シャフト１８に対して横荷重を付与するように圧縮コイルスプリング３８が収容されている。シャフト１８は、横荷重が付与されることで軸方向の運動が制約されるので、高圧入口ポート１２に導入される液冷媒が圧力変動を起こしたとしても、第１の弁体２１が軸線方向に振動して異音を発生することが抑制される。ホルダ３７は、また、冷媒戻り通路３２を貫通して垂下されており、その下端部は、第１の低圧出口ポート１３と冷媒戻り通路３２との間でシャフト１８に周設されたＯリング３９を押さえている。このＯリング３９は、エバポレータ４の第１の熱交換器４ａへ行かずに第１の低圧出口ポート１３から冷媒戻り通路３２へ冷媒が漏れてしまうのを阻止している。
【００３０】
この膨張弁は、戻り冷媒入口ポート１５と冷媒戻り通路３２との間に戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒の状態を均一化する冷媒攪拌手段を備えている。この冷媒攪拌手段は、第１の実施の形態に係る膨張弁では、冷媒戻り通路３２の内径よりも小さな内径を有する絞り通路４０を形成することによって実現している。この絞り通路４０は、好ましくは、戻り冷媒入口ポート１５および冷媒戻り通路３２の流れ方向に延びる中心軸よりもパワーエレメント１７から離れる方向にオフセットされた位置に形成されている。これで、この冷媒攪拌手段は、戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒に対し、絞り通路４０を通過するときの流速を増加させ、冷媒戻り通路３２にその中心軸より偏倚された位置から導入されたときに旋回流を与える構成となる。これにより、戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒は、攪拌されて冷媒の状態が均質になるとともにパワーエレメント１７へ向かう方向の流れが生じてパワーエレメント１７に行き易くなり、パワーエレメント１７の感温性能を向上させることができる。この特性は、絞り通路４０の径の大きさおよび形成位置を変更することによって調整することができる。
【００３１】
この膨張弁は、また、パワーエレメント１７にキャップ４１が被せられており、この膨張弁が設置される環境の温度の影響を受けないよう周囲から断熱されている。そして、第１の低圧出口ポート１３には、リング状の絞り部材４２が嵌められている。この絞り部材４２は、その中央に所定の開口面積を有する貫通孔が設けられ、第１の低圧出口ポート１３から流出する冷媒の流量を絞ることにより、気泡の発生を抑制し、膨張弁の冷媒通過音を低減している。
【００３２】
以上の構成の膨張弁によれば、コンプレッサ１が停止または最少容量運転をしているとき、冷媒戻り通路３２の圧力が高くなっており、この圧力を感知したパワーエレメント１７では、ダイヤフラム３３が感温室側に変位している。これにより、第１の弁体２１および第２の弁体２４は、圧縮コイルスプリング１９によって閉弁方向に付勢されているので、第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂは、閉弁状態になっている。
【００３３】
コンプレッサ１が冷媒の圧縮を開始すると、冷媒戻り通路３２の圧力が低下してパワーエレメント１７のダイヤフラム３３が第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂの側へ変位するようになり、高圧入口ポート１２には、高圧の冷媒が導入されるようになる。やがて、第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂがパワーエレメント１７によって開弁され、高圧入口ポート１２にコンデンサ２で凝縮された液冷媒が導入されるようになる。弁室２７に導入された液冷媒は、第１の弁３ａで断熱膨張されて低温・低圧の蒸気冷媒となり、第１の低圧出口ポート１３からエバポレータ４の第１の熱交換器４ａに送られる。弁室２７の液冷媒は、また、第２の弁３ｂで断熱膨張されて低温・低圧の蒸気冷媒となり、第２の低圧出口ポート１４からエバポレータ４の第２の熱交換器４ｂに送られる。
【００３４】
エバポレータ４では、第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂに導入された蒸気冷媒は、ファン６によって送風された空気との熱交換により蒸発され、その後合流されて戻り冷媒入口ポート１５に戻される。エバポレータ４を通過した空気は、除湿されて冷やされ、その後、適当に温度調整されてから車室内に吹き出される。
【００３５】
戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒は、冷媒戻り通路３２を通過し、戻り冷媒出口ポート１６からコンプレッサ１に戻される。エバポレータ４からの冷媒が冷媒戻り通路３２を通過するとき、その冷媒の過熱度がパワーエレメント１７によって感知され、その過熱度に応じて第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂの弁リフトが制御される。これにより、第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂにて冷媒の流量がそれぞれ制御され、所定の分配比でエバポレータ４の第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂに供給される。第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂをエバポレータ出口の冷媒の過熱度で帰還制御しているので、この膨張弁は、エバポレータ４に送り込む蒸気冷媒の流量をエバポレータ出口の冷媒が圧縮コイルスプリング１９により設定された過熱度を維持するよう制御している。
【００３６】
一方、冷凍サイクルが低負荷・低流量で動作しているとき、膨張弁には十分に過冷却されないで液体と気体が混在した状態の冷媒が導入される可能性が高くなる。このような冷媒が高圧入口ポート１２から弁室２７に導入されると、気体の状態の冷媒が弁室２７の上部に行き、液体の状態の冷媒が弁室２７の下部に行くことになる。したがって、第１の弁３ａは、エバポレータ４のファン６側の第１の熱交換器４ａに気体の多い状態の冷媒を供給し、第２の弁３ｂは、吹出口側の第２の熱交換器４ｂには液体の多い状態の冷媒を供給する。このような状態の冷媒の供給を受けたエバポレータ４は、ファン６側の第１の熱交換器４ａから非常に高い過熱度の冷媒を導出し、吹出口側の第２の熱交換器４ｂから十分に蒸発していない冷媒を導出する。第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂを出たこれらの冷媒は、途中で合流されて膨張弁の戻り冷媒入口ポート１５に導入される。戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒は、絞り通路４０を通過することにより攪拌されて均一化され、冷媒戻り通路３２内で旋回される。旋回された冷媒は、その一部がパワーエレメント１７に向かい、残りが冷媒戻り通路３２内で直角方向に向きを変えて戻り冷媒出口ポート１６からコンプレッサ１へ向かう。このとき、パワーエレメント１７は、攪拌されて均一の状態になった冷媒の温度および圧力を感知するので、膨張弁３の第１の弁３ａおよび第２の弁３ｂを頻繁に開閉制御することがない。これにより、膨張弁３は、ハンチング現象を発生することがなく、安定した制御をすることになる。
【００３７】
図５はエバポレータとの間の配管が接続される側から見た第２の実施の形態に係る膨張弁の側面図、図６は第２の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図である。なお、この図５および図６において、図２ないし図４に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３８】
この第２の実施の形態に係る膨張弁は、冷媒攪拌手段として、戻り冷媒入口ポート１５に絞り通路部材４３を嵌め込んでいる。この絞り通路部材４３は、中央に絞り通路を有し、その内側に突出するように複数の整流羽根４３ａが設けられている。これらの整流羽根４３ａは、それぞれ同じ方向にねじられていて、絞り通路を通過する冷媒に対して旋回流を付与する機能を有している。
【００３９】
この膨張弁は、戻り冷媒入口ポート１５に絞り通路部材４３を設けたことにより、エバポレータ４の第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂに気体および液体の混合バランスが大きく崩れた冷媒を供給したとしても安定した制御を可能にしている。すなわち、エバポレータ４の第１の熱交換器４ａおよび第２の熱交換器４ｂから過熱状態の大きく異なる状態の冷媒が十分に混合されることなく戻り冷媒入口ポート１５に導入されたとしても、絞り通路部材４３の整流羽根４３ａで攪拌されて均一に混合される。さらに、整流羽根４３ａで旋回された冷媒は、パワーエレメント１７に向かって強制的に送られるので、パワーエレメント１７の感温性能を大きく向上させることができる。
【００４０】
この膨張弁の冷媒攪拌手段以外の構成は、第１の実施の形態に係る膨張弁とその絞り通路４０を除いて同じ構成を有している。したがって、この膨張弁の動作は、第１の実施の形態に係る膨張弁の上記した動作と同じであるので、動作の説明は省略する。
【００４１】
図７はエバポレータとの間の配管が接続される側から見た第３の実施の形態に係る膨張弁の側面図、図８は第３の実施の形態に係る膨張弁の中央縦断面図、図９は図８のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、この図７ないし図９において、図２ないし図６に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４２】
この第３の実施の形態に係る膨張弁は、冷媒攪拌手段として、冷媒戻り通路３２を貫通するように配置されたホルダ３７に邪魔板４４を備えている。この邪魔板４４は、ホルダ３７の軸方向に長い長方形を有し、ホルダ３７の外表面に戻り冷媒入口ポート１５の軸線に対して直交する方向に突出するように取り付けられている。邪魔板４４は、図示の例では、戻り冷媒入口ポート１５から見てホルダ３７の両側にホルダ３７と一体に形成されている。邪魔板４４は、また、ホルダ３７の中心から外側の長辺までの長さは、ボディ１１に形成されたパワーエレメント１７の取付穴の半径より若干短く形成され、頂部がパワーエレメント１７の取付穴に侵入した状態で設置されている。
【００４３】
冷媒戻り通路３２内に邪魔板４４があることにより、戻り冷媒入口ポート１５に導入された冷媒は、邪魔板４４に衝突して上下左右に分流し、そのときに攪拌されて均一な状態にされる。邪魔板４４は、パワーエレメント１７の取付穴に突入しているので、邪魔板４４に衝突してパワーエレメント１７の方向に分流された冷媒は、邪魔板４４に案内されてパワーエレメント１７に直接導かれるようになり、パワーエレメント１７の感温性能が向上する。
【００４４】
なお、この第３の実施の形態に係る膨張弁では、ホルダ３７の両側に２つの邪魔板４４を設けているが、いずれか一方だけでもよい。この場合、この膨張弁の冷媒戻り通路３２が内部で直角に曲がっているので、邪魔板４４は、流速が早くなるコーナー外側にのみ配置される。また、この膨張弁では、冷媒戻り通路３２内にて戻り冷媒入口ポート１５の軸線に対して直交する方向に邪魔板４４を設置してある。しかし、邪魔板４４の取り付けの方向は、図示のような戻り冷媒入口ポート１５の軸線に対して直交する方向と戻り冷媒出口ポート１６の軸線に対して直交する方向との間で任意に設定することができる。
【００４５】
図１０はエバポレータとの間の配管が接続される側から見た第４の実施の形態に係る膨張弁の側面図である。なお、この図１０において、図２および図５に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４６】
この第４の実施の形態に係る膨張弁は、冷媒攪拌手段として、戻り冷媒入口ポート１５に嵌め込まれたメッシュ部材４５を備えている。これにより、エバポレータ４から均一に混合されていない冷媒が戻ってきて戻り冷媒入口ポート１５に導入された場合、その冷媒は、メッシュ部材４５を通過して細分化される。したがって、このメッシュ部材４５の下流側の冷媒戻り通路３２には、メッシュ部材４５により攪拌混合されて、均一な状態にされた冷媒が通過することになり、パワーエレメント１７は、その均一な状態に攪拌された冷媒の温度および圧力を感知する。
【００４７】
以上の第１ないし第４の実施の形態では、冷媒戻り通路３２が内部で直角に曲がっている膨張弁について説明したが、冷媒戻り通路３２が内部でストレートに形成されている膨張弁でも同じように適用することができる。また、冷媒攪拌手段、第１の実施の形態の絞り通路４０、第２の実施の形態の絞り通路部材４３、第３の実施の形態の邪魔板４４および第４の実施の形態のメッシュ部材４５を組み合わせて構成することもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１コンプレッサ
２コンデンサ
３膨張弁
３ａ第１の弁
３ｂ第２の弁
４エバポレータ
４ａ第１の熱交換器
４ｂ第２の熱交換器
５冷却ファン
６ファン
１１ボディ
１２高圧入口ポート
１３第１の低圧出口ポート
１４第２の低圧出口ポート
１５戻り冷媒入口ポート
１６戻り冷媒出口ポート
１７パワーエレメント
１８シャフト
１９圧縮コイルスプリング
２０アジャストねじ
２１第１の弁体
２２第１の弁座
２３第１の弁孔
２４第２の弁体
２５第２の弁座
２６第２の弁孔
２７弁室
２８ガイド
２９連通路
３０軸方向延出部
３１Ｏリング
３２冷媒戻り通路
３３ダイヤフラム
３４アッパーハウジング
３５ロアハウジング
３６ディスク
３７ホルダ
３８圧縮コイルスプリング
３９Ｏリング
４０絞り通路
４１キャップ
４２絞り部材
４３絞り通路部材
４３ａ整流羽根
４４邪魔板
４５メッシュ部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の弁と、第２の弁と、前記第１の弁および前記第２の弁のリフトを制御するパワーエレメントとを備えた膨張弁であって、
前記パワーエレメントによって温度および圧力が感知される冷媒を導入する戻り冷媒入口ポートに配置されて前記戻り冷媒入口ポートに導入された冷媒を均一の状態にする冷媒攪拌手段を備えていることを特徴とする膨張弁。
【請求項２】
前記冷媒攪拌手段は、前記戻り冷媒入口ポートと前記パワーエレメントに連通する冷媒戻り通路との間に配置され前記冷媒戻り通路の内径よりも小さな内径を有する絞り通路であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項３】
前記絞り通路は、前記冷媒戻り通路の流れ方向に延びる中心軸よりも前記パワーエレメントから離れる方向にオフセットされた位置に形成されていることを特徴とする請求項２記載の膨張弁。
【請求項４】
前記冷媒攪拌手段は、前記戻り冷媒入口ポートに嵌め込まれて中央に絞り通路を有する絞り通路部材であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項５】
前記絞り通路部材は、前記絞り通路の内側に突設された複数の整流羽根を有していることを特徴とする請求項４記載の膨張弁。
【請求項６】
前記整流羽根は、前記絞り通路を通過する冷媒に対して同じ方向の旋回流を付与する機能を有していることを特徴とする請求項５記載の膨張弁。
【請求項７】
前記冷媒攪拌手段は、前記パワーエレメントに連通する冷媒戻り通路に配置された邪魔板であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
【請求項８】
前記邪魔板は、前記冷媒戻り通路を貫通して配置され前記パワーエレメントの駆動力を前記第１の弁および前記第２の弁に伝達するシャフトを保持するホルダに取り付けられ、前記パワーエレメントの側の先端が前記冷媒戻り通路から前記パワーエレメントに連通するパワーエレメント取付穴に侵入した状態で設置されていることを特徴とする請求項７記載の膨張弁。
【請求項９】
前記邪魔板は、前記ホルダの両側に突出するよう前記ホルダと一体に形成されていることを特徴とする請求項８記載の膨張弁。
【請求項１０】
前記冷媒攪拌手段は、前記戻り冷媒入口ポートに嵌め込まれたメッシュ部材であることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。

【図１】